JPH0514186Y2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0514186Y2 JPH0514186Y2 JP1984171142U JP17114284U JPH0514186Y2 JP H0514186 Y2 JPH0514186 Y2 JP H0514186Y2 JP 1984171142 U JP1984171142 U JP 1984171142U JP 17114284 U JP17114284 U JP 17114284U JP H0514186 Y2 JPH0514186 Y2 JP H0514186Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gauge
- temperature
- pressure
- chip
- strain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
＜産業上の利用分野＞
本考案は、シリコン等の半導体単結晶の持つピ
エゾ抵抗効果を利用して圧力を電気信号に変換す
る半導体圧力変換器に係り、特に半導体圧力変換
器の温度補償を効果的に実現する半導体圧力変換
器の改良に関する。
エゾ抵抗効果を利用して圧力を電気信号に変換す
る半導体圧力変換器に係り、特に半導体圧力変換
器の温度補償を効果的に実現する半導体圧力変換
器の改良に関する。
＜従来技術＞
従来の半導体圧力変換器は、同一の半導体チツ
プ上に測定すべき圧力を検知する圧力検出素子と
半導体チツプの温度変化を検出する温度検出素子
とを形成し、この温度検出素子で測定された温度
特性を各半導体圧力変換器に対応したメモリ中に
記憶させ、この特性を用いて圧力検出素子で得た
被測定圧力に対して補正演算を実行している。
プ上に測定すべき圧力を検知する圧力検出素子と
半導体チツプの温度変化を検出する温度検出素子
とを形成し、この温度検出素子で測定された温度
特性を各半導体圧力変換器に対応したメモリ中に
記憶させ、この特性を用いて圧力検出素子で得た
被測定圧力に対して補正演算を実行している。
しかし、各半導体圧力変換器ごとに温度特性を
測定してこれを各半導体圧力変換器に固有の特性
データとして多数のデータを１体的に取扱うこと
はこのための調整工数の増加とコストの上昇を招
く問題がある。
測定してこれを各半導体圧力変換器に固有の特性
データとして多数のデータを１体的に取扱うこと
はこのための調整工数の増加とコストの上昇を招
く問題がある。
＜考案の目的＞
本考案は、前記の従来技術に鑑み、簡単な構成
で汎用性のある温度補償を実現することの出来る
半導体圧力変換器を提供することを目的とする。
で汎用性のある温度補償を実現することの出来る
半導体圧力変換器を提供することを目的とする。
＜本考案の構成＞
この目的を達成する本考案の構成は、半導体の
ゲージチツプを有し先のゲージチツプ上の歪ゲー
ジを介して被測定圧力を検出する半導体圧力変換
器において、先の被測定圧力に対応する歪に応答
する先のゲージチツプ上に形成された圧力ゲージ
と、この圧力ゲージの電源端に直列に接続され先
のゲージチツプの温度変化に応答する先のゲージ
チツプ上に形成された温度ゲージと、これらの圧
力ゲージと温度ゲージに定電流を供給する定電流
源と、定電圧で駆動されてあらかじめ設定された
所定の基準応力に応答する先のゲージチツプ上に
形成された基準ゲージと、基準温度における先の
温度ゲージの出力ETOと先の基準ゲージの出力ERO
とが予め設定値として設定され先の圧力ゲージの
出力EPと先の温度ゲージの出力ETと先の基準ゲ
ージの出力ERとが入力されて実質的にEP／（ET
ER／ETOERO）なる演算により温度の影響が除去さ
れた先の被測定圧力に対応する圧力信号を出力す
る演算手段とを具備することを特徴とするもので
ある。
ゲージチツプを有し先のゲージチツプ上の歪ゲー
ジを介して被測定圧力を検出する半導体圧力変換
器において、先の被測定圧力に対応する歪に応答
する先のゲージチツプ上に形成された圧力ゲージ
と、この圧力ゲージの電源端に直列に接続され先
のゲージチツプの温度変化に応答する先のゲージ
チツプ上に形成された温度ゲージと、これらの圧
力ゲージと温度ゲージに定電流を供給する定電流
源と、定電圧で駆動されてあらかじめ設定された
所定の基準応力に応答する先のゲージチツプ上に
形成された基準ゲージと、基準温度における先の
温度ゲージの出力ETOと先の基準ゲージの出力ERO
とが予め設定値として設定され先の圧力ゲージの
出力EPと先の温度ゲージの出力ETと先の基準ゲ
ージの出力ERとが入力されて実質的にEP／（ET
ER／ETOERO）なる演算により温度の影響が除去さ
れた先の被測定圧力に対応する圧力信号を出力す
る演算手段とを具備することを特徴とするもので
ある。
＜実施例＞
以下、本考案の実施例について図面に基づき説
明する。
明する。
第１図イは本考案の一実施例のセンサ部分を示
す斜視図であり、第１図ロは第１図イにおけるＡ
矢視側から見た側面図である。
す斜視図であり、第１図ロは第１図イにおけるＡ
矢視側から見た側面図である。
１はシリコン等で構成された半導体の基板であ
り、この上にシリコンの矩形状のゲージチツプ２
が固定されている。ゲージチツプ２の各辺はシリ
コンの結晶軸が＜110＞になる様に選定され、重
直軸は＜100＞に選定されている。
り、この上にシリコンの矩形状のゲージチツプ２
が固定されている。ゲージチツプ２の各辺はシリ
コンの結晶軸が＜110＞になる様に選定され、重
直軸は＜100＞に選定されている。
ゲージチツプ２には矩形状の歪検知穴３が形成
され、その上部にダイヤフラム４が形成されてい
る。また、歪検知穴３に対向する基板１には圧力
導入孔５が穿たれている。
され、その上部にダイヤフラム４が形成されてい
る。また、歪検知穴３に対向する基板１には圧力
導入孔５が穿たれている。
歪検知穴３の右方には外気と連通したコの字状
の基準孔６が形成されている。
の基準孔６が形成されている。
基板１とゲージチツプ２との間は陽極接合ある
いは低融点ガラス接合などにより接着され気密が
保持されている。ただし、基準孔６の右方のゲー
ジチツプ２の脚部７と基板１の間は接合されてお
らず、基準孔６の上部８と脚部７とでカンチレバ
ー９を形成している。脚部７の長さｈは基準孔６
の左方の脚部１０の長さｌに対してわずかに長く
形成されて基準応力σRがカンチレバー９に与えら
れ、ここに基準歪を発生させる。
いは低融点ガラス接合などにより接着され気密が
保持されている。ただし、基準孔６の右方のゲー
ジチツプ２の脚部７と基板１の間は接合されてお
らず、基準孔６の上部８と脚部７とでカンチレバ
ー９を形成している。脚部７の長さｈは基準孔６
の左方の脚部１０の長さｌに対してわずかに長く
形成されて基準応力σRがカンチレバー９に与えら
れ、ここに基準歪を発生させる。
第１図ハは第１図イにＰ形半導体として形成さ
れる歪ゲージの配置を示すゲージ配置図である。
図に示す様に歪検知穴３の上部のダイヤフラム４
には被測定圧力Ｐによる歪に応答する歪ゲージ
G1，G2，G4，G3がこの順序に形成されている。
歪ゲージG1とG3に対する歪による抵抗への影響
は等しく、例えば被測定圧力Ｐの増加に対してそ
の抵抗は共に増加し、歪ゲージG2とG4に対する
歪による抵抗への影響は例えば上と同一の被測定
圧力Ｐの増加に対してその抵抗が同じ割合だけ減
少する様な位置に配置されている。これらの歪ゲ
ージG1〜G4で圧力ゲージGPを構成している。
れる歪ゲージの配置を示すゲージ配置図である。
図に示す様に歪検知穴３の上部のダイヤフラム４
には被測定圧力Ｐによる歪に応答する歪ゲージ
G1，G2，G4，G3がこの順序に形成されている。
歪ゲージG1とG3に対する歪による抵抗への影響
は等しく、例えば被測定圧力Ｐの増加に対してそ
の抵抗は共に増加し、歪ゲージG2とG4に対する
歪による抵抗への影響は例えば上と同一の被測定
圧力Ｐの増加に対してその抵抗が同じ割合だけ減
少する様な位置に配置されている。これらの歪ゲ
ージG1〜G4で圧力ゲージGPを構成している。
更に基準孔６の上部には歪ゲージG5とG6が歪
ゲージG1〜G4と同じ方向に形成され、これ等と
直角方向には歪ゲージG7，G8とが形成されてい
る。歪ゲージG7とG8に対する歪の抵抗に与える
影響は等しく、歪ゲージG5とG6に対する歪の抵
抗に与える影響も等しくなつている。これ等の歪
ゲージG5〜G8で基準応力σRを検知する基準ゲー
ジGRを構成している。
ゲージG1〜G4と同じ方向に形成され、これ等と
直角方向には歪ゲージG7，G8とが形成されてい
る。歪ゲージG7とG8に対する歪の抵抗に与える
影響は等しく、歪ゲージG5とG6に対する歪の抵
抗に与える影響も等しくなつている。これ等の歪
ゲージG5〜G8で基準応力σRを検知する基準ゲー
ジGRを構成している。
また、シリコンチツプ２の左方の被測定圧力Ｐ
に応答しない端部１１には歪ゲージG9が形成さ
れ、シリコンチツプ２の温度変化を検出するため
の温度ゲージGTを形成している。
に応答しない端部１１には歪ゲージG9が形成さ
れ、シリコンチツプ２の温度変化を検出するため
の温度ゲージGTを形成している。
以上の如き構成により、圧力導入孔５より導入
された被測定圧力Ｐは歪検知穴３に導入され、ダ
イヤフラム４を変位させる。この変位を歪ゲージ
G1〜G4で構成される圧力ゲージGPで検出する。
一方、カンチレバー９の上部８に形成された歪ゲ
ージG5〜G8で構成される基準ゲージGRで基準応
力σRを検出する。更に、歪ゲージG9は温度ゲー
ジGTとして機能し、シリコンチツプ２の温度変
化を検出する。
された被測定圧力Ｐは歪検知穴３に導入され、ダ
イヤフラム４を変位させる。この変位を歪ゲージ
G1〜G4で構成される圧力ゲージGPで検出する。
一方、カンチレバー９の上部８に形成された歪ゲ
ージG5〜G8で構成される基準ゲージGRで基準応
力σRを検出する。更に、歪ゲージG9は温度ゲー
ジGTとして機能し、シリコンチツプ２の温度変
化を検出する。
これ等の圧力ゲージGP、基準ゲージGR、およ
び温度ゲージGTで測定された各抵抗変化は第２
図に示す変換回路で温度補償された圧力に変換さ
れる。
び温度ゲージGTで測定された各抵抗変化は第２
図に示す変換回路で温度補償された圧力に変換さ
れる。
第２図において、歪ゲージG1〜G4はブリツジ
をなす様に接続された圧力ゲージGPを構成して
いる。その電源端１２，１３には定電流源Iiより
定電流が温度ゲージGTとしての歪ゲージG9を介
して供給されている。圧力ゲージGPの出力端１
４，１５には被測定圧力Ｐに対応した出力電圧
EPが得られる。また温度ゲージGTの両端にはシ
リコンチツプの温度変化に対応した出力電圧ET
が得られる。
をなす様に接続された圧力ゲージGPを構成して
いる。その電源端１２，１３には定電流源Iiより
定電流が温度ゲージGTとしての歪ゲージG9を介
して供給されている。圧力ゲージGPの出力端１
４，１５には被測定圧力Ｐに対応した出力電圧
EPが得られる。また温度ゲージGTの両端にはシ
リコンチツプの温度変化に対応した出力電圧ET
が得られる。
歪ゲージG5〜G8もブリツジをなす様に接続さ
れ基準ゲージGRを構成している。その電源端１
６，１７には定電圧源ESより定電圧ESが印加され
ている。基準ゲージGRの出力端１８，１９には
基準応力σRに対応した出力電圧ERが得られる。
れ基準ゲージGRを構成している。その電源端１
６，１７には定電圧源ESより定電圧ESが印加され
ている。基準ゲージGRの出力端１８，１９には
基準応力σRに対応した出力電圧ERが得られる。
出力電圧ER，ET，EPは各々発振器OSCからの
タイミング信号によりスイツチSWR，SWT，SWP
が切換えられて演算回路PCCに供給される。演
算回路PCCにはまた基準温度における温度ゲー
ジGTの出力電圧ETOと基準ゲージGRの出力電圧
EROが外部からあらかじめ設定されている。
タイミング信号によりスイツチSWR，SWT，SWP
が切換えられて演算回路PCCに供給される。演
算回路PCCにはまた基準温度における温度ゲー
ジGTの出力電圧ETOと基準ゲージGRの出力電圧
EROが外部からあらかじめ設定されている。
次に、第２図における演算回路PCCでの演算
について説明する。
について説明する。
先ず、圧力ゲージGPの出力電圧EPは、簡単な
ため各歪ゲージG1〜G4の抵抗値が任意温度ｔに
おいて等しくRptであるとし、被測定圧力Ｐによ
る抵抗変化が歪ゲージG1，G3が＋ΔRp、歪ゲー
ジG2，G4が−ΔRpとすると、次式の如くなる。
ため各歪ゲージG1〜G4の抵抗値が任意温度ｔに
おいて等しくRptであるとし、被測定圧力Ｐによ
る抵抗変化が歪ゲージG1，G3が＋ΔRp、歪ゲー
ジG2，G4が−ΔRpとすると、次式の如くなる。
Ep＝IiΔRp＝IiRpt（ΔRp／Rpt）
＝IiRpt・πpt・σp ……(1)
ここでσpは各ゲージG1〜G4に被測定圧力Ｐに
より作用する応力であり、Ｋは定数として σp＝KP ……(2) となる。各ゲージの抵抗値Rptは抵抗温度変化率
α1，α2，〜を有する温度の多項式であり、基準温
度tpでの抵抗値をRppとして次式で示される。
より作用する応力であり、Ｋは定数として σp＝KP ……(2) となる。各ゲージの抵抗値Rptは抵抗温度変化率
α1，α2，〜を有する温度の多項式であり、基準温
度tpでの抵抗値をRppとして次式で示される。
Rpt＝Rpp（１＋α1ｔ＋α2t2＋……）
ここで、温度係数の関数をｆ（ｔ）とすると、
抵抗値Rptは次式で示される。
抵抗値Rptは次式で示される。
Rpt＝Rpp（１＋ｆ（ｔ）） ……(3)
更に、ピエゾ抵抗係数πptも温度の関数であり、
(3)式とは異なる温度変化率β1，β2，〜を有する温
度の多項式であり、基準温度tpでのピエゾ抵抗係
数をπppとして次式で示される。
(3)式とは異なる温度変化率β1，β2，〜を有する温
度の多項式であり、基準温度tpでのピエゾ抵抗係
数をπppとして次式で示される。
πpt＝πpp（１＋β1ｔ＋β2＋……）
ここで、温度係数の関数をｇ（ｔ）とすると、
ピエゾ抵抗係数πptは次式で示される。
ピエゾ抵抗係数πptは次式で示される。
πpt＝πpp（１＋ｇ（ｔ）） ……(4)
(1)式に(2)，(3)，(4)式を代入すると、
Ep＝IiRPOπPOKP（１＋ｆ（ｔ））（１＋ｇ（ｔ））
……(5) Ii，Rpp，πppおよびＫはそれぞれ一定であるの
でＡ＝IiRppπppＫとして定数として扱うと、(5)式
は Ep＝AP（１＋ｆ（ｔ））（１＋ｇ（ｔ）） ……(6) となる。
……(5) Ii，Rpp，πppおよびＫはそれぞれ一定であるの
でＡ＝IiRppπppＫとして定数として扱うと、(5)式
は Ep＝AP（１＋ｆ（ｔ））（１＋ｇ（ｔ）） ……(6) となる。
次に、温度ゲージGTの出力電圧ETは歪ゲージ
G9の抵抗値をRTtとし、基準温度tpでの抵抗値を
RTpとすると次式となる。
G9の抵抗値をRTtとし、基準温度tpでの抵抗値を
RTpとすると次式となる。
ET＝IiRTt ……(7)
歪ゲージG9の抵抗値RTtの温度依存性は(3)式と
同様の影響となるので、次式の如くなる。
同様の影響となるので、次式の如くなる。
RTt＝RTp（１＋ｆ（ｔ）） ……(8)
これを(7)式に代入して、
ET＝IiRTp（１＋ｆ（ｔ）） ……(9)
となる。ここでIiRTpは基準温度における温度ゲ
ージGTの出力電圧ETpを示しているので、これを
(9)式に代入して ET＝ETp（１＋ｆ（ｔ）） ……(10) となる。
ージGTの出力電圧ETpを示しているので、これを
(9)式に代入して ET＝ETp（１＋ｆ（ｔ）） ……(10) となる。
更に、基準ゲージGRの出力電圧ERは、簡単な
ため各歪ゲージG5〜G8の抵抗値が任意温度ｔに
おいて等しくRRtであるとし、基準応力σRによる
抵抗変化が歪ゲージG5，G6が＋ΔRR、歪ゲージ
G7，G8が−ΔRRとすると、次式の如くなる。
ため各歪ゲージG5〜G8の抵抗値が任意温度ｔに
おいて等しくRRtであるとし、基準応力σRによる
抵抗変化が歪ゲージG5，G6が＋ΔRR、歪ゲージ
G7，G8が−ΔRRとすると、次式の如くなる。
ER＝ES／RRt・ΔRR
＝ES（ΔRR／RRt）＝ES・πRtσR……(11)
歪ゲージG5〜G8のピエゾ抵抗係数πRtの温度依
存性は(4)式と同様の影響となるので、 πRt＝πRp（１＋ｇ（ｔ）） ……(12) となる。ここで、πRpは基準温度tpにおける各歪ゲ
ージG5〜G8のピエゾ抵抗係数である。(12)を(11)式
に代入して、 ER＝ESπRp（１＋ｇ（ｔ））σR ……(13) となる。ESπRpσRは基準温度における基準ゲージ
GRの出力電圧EROを示しているので、これを(13)
式へ代入して ER＝ERp（１＋ｇ（ｔ）） ……(14) となる。
存性は(4)式と同様の影響となるので、 πRt＝πRp（１＋ｇ（ｔ）） ……(12) となる。ここで、πRpは基準温度tpにおける各歪ゲ
ージG5〜G8のピエゾ抵抗係数である。(12)を(11)式
に代入して、 ER＝ESπRp（１＋ｇ（ｔ））σR ……(13) となる。ESπRpσRは基準温度における基準ゲージ
GRの出力電圧EROを示しているので、これを(13)
式へ代入して ER＝ERp（１＋ｇ（ｔ）） ……(14) となる。
そこで(6)式に(10)式と(14)式を代入してｆ（ｔ），
ｇ（ｔ）を消去すると Ep＝AP＝Ep／ET／ETp・ER／ERp ……(15) となる。
ｇ（ｔ）を消去すると Ep＝AP＝Ep／ET／ETp・ER／ERp ……(15) となる。
従つて、演算回路PCCに基準温度tpにおける温
度ゲージGTの出力電圧ETpと基準ゲージGRの出力
電圧ERpを外部からあらかじめ設定しておき、演
算回路PCCにより(15)式に示す演算を実行し出力
電圧Epを得る。この出力電圧Epは原理的にほとん
ど温度の影響を受けることがない。
度ゲージGTの出力電圧ETpと基準ゲージGRの出力
電圧ERpを外部からあらかじめ設定しておき、演
算回路PCCにより(15)式に示す演算を実行し出力
電圧Epを得る。この出力電圧Epは原理的にほとん
ど温度の影響を受けることがない。
なお、(6)式を変形し、
AP＝Ep／（１＋ｆ（ｔ））（１＋ｇ（ｔ））
とし、ｆ（ｔ）、ｇ（ｔ）＜＜１とすると
AP＝Ep（１−ｆ（ｔ）−ｇ（ｔ）） ……(16)
の式となる。ここで(10)，(14)式を用いると次の近
似式を得る。
似式を得る。
Ep≒Ep（３−ET／ETp−ER／ERp） ……(17)
演算回路PCCではこの(17)式を用いて演算して
も良い。
も良い。
この他に、圧力ゲージGPと基準ゲージGRは第
２図に示す様にフルブリツジでなく、ハーフブリ
ツジとして構成しても目的を達成し得る。
２図に示す様にフルブリツジでなく、ハーフブリ
ツジとして構成しても目的を達成し得る。
第３図は本考案の他の実施例を示すゲージ配置
図である。第１図と同じ機能を有する部分には同
じ符号を付してある。第３図における歪ゲージは
せん断形のゲージを用いて圧力ゲージと基準ゲー
ジを形成したものである。イはゲージ配置を示
し、ロは圧力ゲージおよび基準ゲージとして用い
られるせん断形のゲージの構成を示す。
図である。第１図と同じ機能を有する部分には同
じ符号を付してある。第３図における歪ゲージは
せん断形のゲージを用いて圧力ゲージと基準ゲー
ジを形成したものである。イはゲージ配置を示
し、ロは圧力ゲージおよび基準ゲージとして用い
られるせん断形のゲージの構成を示す。
ゲージチツプ２の各辺は結晶軸が＜110＞にな
る様に選定されているが、これに対してＰ形半導
体として形成してある圧力ゲージG′Pおよび基準
ゲージG′Rは＜100＞軸の方向に形成されている。
る様に選定されているが、これに対してＰ形半導
体として形成してある圧力ゲージG′Pおよび基準
ゲージG′Rは＜100＞軸の方向に形成されている。
第３図ロに示すせん断ゲージはゲージ長がｌ、
ゲージ巾がｗであり、このゲージの長手方向の端
子２０，２１間に電圧または電流が印加され対応
する出力電圧がゲージ中央に設けられた端子２
２，２３に得られる。
ゲージ巾がｗであり、このゲージの長手方向の端
子２０，２１間に電圧または電流が印加され対応
する出力電圧がゲージ中央に設けられた端子２
２，２３に得られる。
第３図ロに示すせん断ゲージを用いて圧力ゲー
ジG′Pを形成するには端子２０，２１間に第２図
に示す定電流源Iiより定電流Iiを流し、端子２２，
２３間に出力電圧E′Pを得る。任意温度ｔにおけ
るせん断ゲージの単位厚みの比抵抗、即ちシート
抵抗をRspt、せん断ピエゾ抵抗係数をπ〓pt、せん
断応力をτpとすれば、出力電圧E′Pは、 E′p＝IiRsptπ〓ptτp ……(18) となる。ここで、基準温度tpでのシート抵抗を
Rspp、せん断ピエゾ抵抗係数をπ〓ppとすれば、(3)，
(4)式と同様にして Rspt＝Rspp（１＋ｆ（ｔ）） ……(19) π〓pt＝π〓pp（１＋ｇ（ｔ）） ……(20) となる。(19)，(20)式を(18)式に代入して、 E′p＝IiRsppπ〓ppτp（１＋ｆ（ｔ））（１＋ｇ（
ｔ））
……(21) であり、τp＝K′Pとおいて E′p＝IiRsppπ〓ppK′P（１＋ｆ（ｔ））（１＋ｇ（
ｔ））
……(22) となる。ここでＢ＝IiRsppπ〓ppK′（定数）とおく
と、 E′p＝BP（１＋ｆ（ｔ））（１＋ｇ（ｔ））……(23) となる。ｆ（ｔ），ｇ（ｔ）＜＜１とすれば E′p≒BP（１＋ｆ（ｔ）＋ｇ（ｔ））……(24) となる。
ジG′Pを形成するには端子２０，２１間に第２図
に示す定電流源Iiより定電流Iiを流し、端子２２，
２３間に出力電圧E′Pを得る。任意温度ｔにおけ
るせん断ゲージの単位厚みの比抵抗、即ちシート
抵抗をRspt、せん断ピエゾ抵抗係数をπ〓pt、せん
断応力をτpとすれば、出力電圧E′Pは、 E′p＝IiRsptπ〓ptτp ……(18) となる。ここで、基準温度tpでのシート抵抗を
Rspp、せん断ピエゾ抵抗係数をπ〓ppとすれば、(3)，
(4)式と同様にして Rspt＝Rspp（１＋ｆ（ｔ）） ……(19) π〓pt＝π〓pp（１＋ｇ（ｔ）） ……(20) となる。(19)，(20)式を(18)式に代入して、 E′p＝IiRsppπ〓ppτp（１＋ｆ（ｔ））（１＋ｇ（
ｔ））
……(21) であり、τp＝K′Pとおいて E′p＝IiRsppπ〓ppK′P（１＋ｆ（ｔ））（１＋ｇ（
ｔ））
……(22) となる。ここでＢ＝IiRsppπ〓ppK′（定数）とおく
と、 E′p＝BP（１＋ｆ（ｔ））（１＋ｇ（ｔ））……(23) となる。ｆ（ｔ），ｇ（ｔ）＜＜１とすれば E′p≒BP（１＋ｆ（ｔ）＋ｇ（ｔ））……(24) となる。
次に基準ゲージG′Rとして第３図ロに示すせん
断ゲージを用いるには端子２０，２１間に定電圧
源ESより定電圧ESを印加し、端子２２，２３間に
出力電圧E′Rを得れば良い。ここで、基準ゲージ
の任意温度ｔでのシート抵抗をRsRt、シート抵抗
の単位厚みをｍ、基準ゲージの固有抵抗をρとす
れば、 RsRt＝ρ／ｍ で表わすことができる。
断ゲージを用いるには端子２０，２１間に定電圧
源ESより定電圧ESを印加し、端子２２，２３間に
出力電圧E′Rを得れば良い。ここで、基準ゲージ
の任意温度ｔでのシート抵抗をRsRt、シート抵抗
の単位厚みをｍ、基準ゲージの固有抵抗をρとす
れば、 RsRt＝ρ／ｍ で表わすことができる。
また、基準ゲージGR′の持つ抵抗値RRtは
RRt＝ρl／mw
で表わすことができる。これ等の関係から、
RsRt＝WRRt／ｌ
の関係を得ることができる。この関係を定電流駆
動の式(18)にサフイツクスＰをＲに代えて代入
し、基準ゲージGR′の任意温度ｔにおけるせん断
ピエゾ抵抗係数をπ〓Rt′基準応力をτR、出力電圧を
ER′とすると、 ER′＝Ii・（WRRt／ｌ）・π〓Rt・τR となる。
動の式(18)にサフイツクスＰをＲに代えて代入
し、基準ゲージGR′の任意温度ｔにおけるせん断
ピエゾ抵抗係数をπ〓Rt′基準応力をτR、出力電圧を
ER′とすると、 ER′＝Ii・（WRRt／ｌ）・π〓Rt・τR となる。
ここで、電流（Ii）と抵抗（RRt）の積（Ii・
RRt）はとりもなおさず印加された電圧ESを示し
ている。つまり、 ES＝Ii・RRt となる。これ等の関係を用いると ER′＝（Ｗ／ｌ）ES・π〓Rt・τR ……(25) となる。電圧ESは定電圧として温度の影響を受け
ない定電圧源ESから印加される。
RRt）はとりもなおさず印加された電圧ESを示し
ている。つまり、 ES＝Ii・RRt となる。これ等の関係を用いると ER′＝（Ｗ／ｌ）ES・π〓Rt・τR ……(25) となる。電圧ESは定電圧として温度の影響を受け
ない定電圧源ESから印加される。
したがつて、定電圧駆動したときの出力電圧
ER′は、ゲージの形状Ｗ、ｌには依存するが、温
度の影響はせん断ピエゾ抵抗係数π〓Rtにのみ依存
することとなる。ここで、基準温度tpでのせん断
ピエゾ抵抗係数をπ〓Rpとすれば、 π〓Rt＝π〓Rp（１＋ｇ（ｔ）） ……(26) (26)式を(25)式に代入してE′Rp＝Ｗ／ｌESπ〓RpτR
とお くと E′R＝E′Rp（１＋ｇ（ｔ）） ……(27) となる。
ER′は、ゲージの形状Ｗ、ｌには依存するが、温
度の影響はせん断ピエゾ抵抗係数π〓Rtにのみ依存
することとなる。ここで、基準温度tpでのせん断
ピエゾ抵抗係数をπ〓Rpとすれば、 π〓Rt＝π〓Rp（１＋ｇ（ｔ）） ……(26) (26)式を(25)式に代入してE′Rp＝Ｗ／ｌESπ〓RpτR
とお くと E′R＝E′Rp（１＋ｇ（ｔ）） ……(27) となる。
一方、温度ゲージGTの出力電圧ETは(10)式で示
されるので、(10)式，(27)式を(23)式に代入してｆ
（ｔ），ｇ（ｔ）を消去すると、 E′p＝BP＝E′P／ET／ETp E′R／E′Rp ……(28) となる。
されるので、(10)式，(27)式を(23)式に代入してｆ
（ｔ），ｇ（ｔ）を消去すると、 E′p＝BP＝E′P／ET／ETp E′R／E′Rp ……(28) となる。
従つて、演算回路PCCに基準温度tpにおける温
度ゲージGTの出力電圧ETpと基準ゲージG′Rの出力
電圧E′Rpを外部からあらかじめ設定しておき、演
算回路PCCに出力電圧E′P，E′R，ETを入力し(15)
式と同じ形式の(28)式の演算を実行し出力電圧E′p
を得る。この出力電圧E′pも原理的にほとんど温
度の影響を受けることがない。
度ゲージGTの出力電圧ETpと基準ゲージG′Rの出力
電圧E′Rpを外部からあらかじめ設定しておき、演
算回路PCCに出力電圧E′P，E′R，ETを入力し(15)
式と同じ形式の(28)式の演算を実行し出力電圧E′p
を得る。この出力電圧E′pも原理的にほとんど温
度の影響を受けることがない。
更に、(10)式、(27)式を(24)式に代入すると次の
近似式を得る。
近似式を得る。
E′p＝E′p（３−ET／ETp−E′R／E′Rp） ……(29)
この演算式を用いて演算回路PCCで演算して
も実質的に(28)式と同じ結果が得られる。
も実質的に(28)式と同じ結果が得られる。
なお、第１図においては基準応力σR，τRとして
カンチレバー９により与えたが、基準孔６の周囲
を密封し真空として基準応力を与えても良い。
カンチレバー９により与えたが、基準孔６の周囲
を密封し真空として基準応力を与えても良い。
＜考案の効果＞
以上、実施例とともに具体的に説明した様に、
本考案によれば、ゲージチツプ上に被測定圧力に
応答する圧力ゲージと基準応力に応答する基準ゲ
ージとゲージチツプの温度を検出する温度ゲージ
を形成しこれ等の出力を用いて初期値の設定をし
て簡単な演算を実行することによりゲージチツプ
の温度の影響を受けないようにすることができ、
信頼性が高くかつ調整工数を大巾に削減した半導
体圧力変換器を実現することができる。
本考案によれば、ゲージチツプ上に被測定圧力に
応答する圧力ゲージと基準応力に応答する基準ゲ
ージとゲージチツプの温度を検出する温度ゲージ
を形成しこれ等の出力を用いて初期値の設定をし
て簡単な演算を実行することによりゲージチツプ
の温度の影響を受けないようにすることができ、
信頼性が高くかつ調整工数を大巾に削減した半導
体圧力変換器を実現することができる。
第１図イは本考案の一実施例のセンサ部分を示
す斜視図、第１図ロは第１図イにおけるＡ矢視側
から見た側面図、第１図ハは第１図イに形成され
る歪ゲージの配置を示すゲージ配置図、第２図は
本考案における圧力変換器の全体構成を示す構成
図、第３図は本考案における歪ゲージの他の実施
例を示す構成図である。 １……基板、２……ゲージチツプ、３……歪検
知穴、４……ダイヤフラム、５……圧力導入孔、
６……基準孔、９……カンチレバー、G1〜G4，
G5〜G8，G9……歪ゲージ、GR，G′R……基準ゲー
ジ、GP，G′P……圧力ゲージ、GT……温度ゲー
ジ、ES……定電圧、Ii……定電流、ER，Ep，ET，
Ep……出力電圧、OSC……発振器、PCC……演
算回路。
す斜視図、第１図ロは第１図イにおけるＡ矢視側
から見た側面図、第１図ハは第１図イに形成され
る歪ゲージの配置を示すゲージ配置図、第２図は
本考案における圧力変換器の全体構成を示す構成
図、第３図は本考案における歪ゲージの他の実施
例を示す構成図である。 １……基板、２……ゲージチツプ、３……歪検
知穴、４……ダイヤフラム、５……圧力導入孔、
６……基準孔、９……カンチレバー、G1〜G4，
G5〜G8，G9……歪ゲージ、GR，G′R……基準ゲー
ジ、GP，G′P……圧力ゲージ、GT……温度ゲー
ジ、ES……定電圧、Ii……定電流、ER，Ep，ET，
Ep……出力電圧、OSC……発振器、PCC……演
算回路。
Claims (1)
- 半導体のゲージチツプを有し前記ゲージチツプ
上の歪ゲージを介して被測定圧力を検出する半導
体圧力変換器において、前記被測定圧力に対応す
る歪に応答する前記ゲージチツプ上に形成された
圧力ゲージと、この圧力ゲージの電源端に直列に
接続され前記ゲージチツプの温度変化に応答する
前記ゲージチツプ上に形成された温度ゲージと、
これらの圧力ゲージと温度ゲージに定電流を供給
する定電流源と、定電圧で駆動されてあらかじめ
設定された所定の基準応力に応答する前記ゲージ
チツプ上に形成された基準ゲージと、基準温度に
おける前記温度ゲージの出力ETOと前記基準ゲー
ジの出力EROとが予め設定値として設定され前記
圧力ゲージの出力EPと前記温度ゲージの出力ET
と前記基準ゲージの出力ERとが入力されて実質
的にEP／（ETER／ETOERO）なる演算により温度
の影響が除去された前記被測定圧力に対応する圧
力信号を出力する演算手段とを具備することを特
徴とする半導体圧力変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1984171142U JPH0514186Y2 (ja) | 1984-11-12 | 1984-11-12 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1984171142U JPH0514186Y2 (ja) | 1984-11-12 | 1984-11-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6184835U JPS6184835U (ja) | 1986-06-04 |
| JPH0514186Y2 true JPH0514186Y2 (ja) | 1993-04-15 |
Family
ID=30728838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1984171142U Expired - Lifetime JPH0514186Y2 (ja) | 1984-11-12 | 1984-11-12 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0514186Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4544039B2 (ja) * | 2005-06-01 | 2010-09-15 | 株式会社デンソー | センサ装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0049955A1 (en) * | 1980-10-09 | 1982-04-21 | General Motors Corporation | Dual cavity pressure sensor |
-
1984
- 1984-11-12 JP JP1984171142U patent/JPH0514186Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6184835U (ja) | 1986-06-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0777266B2 (ja) | 半導体歪み検出装置 | |
| JP2579143B2 (ja) | プロセス変数センサのディジタル補正の方法およびそのためのプロセス変数発信器 | |
| JPH043243Y2 (ja) | ||
| JPS5856428B2 (ja) | 水晶振動子を用いた圧力センサ | |
| JPH0438273Y2 (ja) | ||
| JPS6122223A (ja) | 歪センサ | |
| JPH041472Y2 (ja) | ||
| JPH08105806A (ja) | 圧電センサシステム | |
| JPH11271163A (ja) | 圧力計の較正方法及び装置 | |
| JPH041470Y2 (ja) | ||
| JPS6147371B2 (ja) | ||
| JPS622484Y2 (ja) | ||
| JPH0641888B2 (ja) | Ｓａｗフオ−スセンサ | |
| JPH0313537B2 (ja) | ||
| JPH0519795Y2 (ja) | ||
| JPH03183923A (ja) | 圧電素子を用いた圧力センサー | |
| JP2636404B2 (ja) | 半導体差圧測定装置 | |
| JPH0511479Y2 (ja) | ||
| JPH041471Y2 (ja) | ||
| JPS6255629B2 (ja) | ||
| JPH0526774Y2 (ja) | ||
| JPH0682844B2 (ja) | 半導体歪変換装置 | |
| JPS6282335A (ja) | Ｓａｗフオ−スセンサ | |
| JP2608637B2 (ja) | 静電容量式ロードセル | |
| JPS6184835U (ja) |