JPS6031032A - 半導体容量形圧力センサ - Google Patents
半導体容量形圧力センサInfo
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- JPS6031032A JPS6031032A JP13893483A JP13893483A JPS6031032A JP S6031032 A JPS6031032 A JP S6031032A JP 13893483 A JP13893483 A JP 13893483A JP 13893483 A JP13893483 A JP 13893483A JP S6031032 A JPS6031032 A JP S6031032A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- layer
- moving electrode
- semiconductor substrate
- moving
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0072—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance
- G01L9/0073—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in capacitance using a semiconductive diaphragm
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、圧力、差圧等の被測定量に応じて1足電極に
対する移動電極が変位し、この変位vcより電極間の静
電容量が変化するのを検出して圧力等を検出する半導体
容量膨圧力センvrc関するものである。
対する移動電極が変位し、この変位vcより電極間の静
電容量が変化するのを検出して圧力等を検出する半導体
容量膨圧力センvrc関するものである。
容量形圧力七ンブにおいては、小型化をはかると感圧容
量の絶対値が、たとえば、5〜15PFと小さくなる。
量の絶対値が、たとえば、5〜15PFと小さくなる。
この場合、センvs分に発生する浮遊容量の影響が問題
となり、通常においては、感圧容量より大きくなってし
まう。
となり、通常においては、感圧容量より大きくなってし
まう。
これ等の浮遊容量は、温度誤差、直線性の劣下となって
特性に悪影響を及ぼす。
特性に悪影響を及ぼす。
第1図、第2図は、従来より一般に使用されている従来
例の構成説明図で、第1図は平面図、第2図は側断面図
でおる。
例の構成説明図で、第1図は平面図、第2図は側断面図
でおる。
図において、1はP型シリコン単結晶の半導体基板であ
る。11 は基板1に設けられ測定圧力pmIL a が導入される圧力導入孔である。2aは基板1aにN盤
シリコン単結轟膜をエピタキシャル成長させたエピタキ
シャル成長層でおる。3はエピクキシャル成長層2の一
部にIC化して形成された増幅器でめる。4は透明なパ
イレックスガラスよ如なる絶縁カバーで、エピタキシャ
ル成長層2に陽極接続されている。41 は絶縁カバー
4の増幅器3に対a a a 向する部分に設けられた空隙でおる。42aは絶縁カバ
ー4の圧力導入孔11 に対向する位置に設け9L られた凹部でめる。5は凹部42aの表面にアルミ材が
蒸着されて形成された固定電極でbる。固定電極5はエ
ピタキシャル成長層2を移動電極としa a て可変静電容量Cを構成する。6はアルミ材が蒸m a 着されて形成され増幅器3と固定電極5とを結ぶa B リードでめる。71 、72 は増幅器3より引き出さ
aa a れたリード層である。81 、82はそれぞれリード
a 層71.72に接続された外部端子である。
る。11 は基板1に設けられ測定圧力pmIL a が導入される圧力導入孔である。2aは基板1aにN盤
シリコン単結轟膜をエピタキシャル成長させたエピタキ
シャル成長層でおる。3はエピクキシャル成長層2の一
部にIC化して形成された増幅器でめる。4は透明なパ
イレックスガラスよ如なる絶縁カバーで、エピタキシャ
ル成長層2に陽極接続されている。41 は絶縁カバー
4の増幅器3に対a a a 向する部分に設けられた空隙でおる。42aは絶縁カバ
ー4の圧力導入孔11 に対向する位置に設け9L られた凹部でめる。5は凹部42aの表面にアルミ材が
蒸着されて形成された固定電極でbる。固定電極5はエ
ピタキシャル成長層2を移動電極としa a て可変静電容量Cを構成する。6はアルミ材が蒸m a 着されて形成され増幅器3と固定電極5とを結ぶa B リードでめる。71 、72 は増幅器3より引き出さ
aa a れたリード層である。81 、82はそれぞれリード
a 層71.72に接続された外部端子である。
a
以上の構成において、圧力導入孔11 に導入された測
定圧pの変化によって、エピタキシャル成長層2と固定
電極5との可変静電容量Cは変化す+1 a m る。この変化量を増幅器3によって電気信号に変換し外
部端子81.82 より出力することによシ、 a 圧力を検出することができる。
定圧pの変化によって、エピタキシャル成長層2と固定
電極5との可変静電容量Cは変化す+1 a m る。この変化量を増幅器3によって電気信号に変換し外
部端子81.82 より出力することによシ、 a 圧力を検出することができる。
このようなものにおいては、エピタキシャル成長層2と
増幅器3との間、また、リード6とエビa a a タキシャル成長層2との間に絶縁をとらなければならな
い為、たとえば、エビクキシアル成長層2ILをN型シ
リコン層とし増幅器3とリード6とをPa IL 型シリコン層とすることによりp−n接合による絶縁を
はかつている。
増幅器3との間、また、リード6とエビa a a タキシャル成長層2との間に絶縁をとらなければならな
い為、たとえば、エビクキシアル成長層2ILをN型シ
リコン層とし増幅器3とリード6とをPa IL 型シリコン層とすることによりp−n接合による絶縁を
はかつている。
しかし万がら、このようにp−n接合による絶縁をする
と、P型とNfiとの間に空乏層を生じ、との空乏層が
浮遊容量C′!i−形成する。この浮遊容量Cは、半導
体基板1全面にわたって形成されているS a ため固定電極5とエピタキシャル成長層2とで構IL
a (コノ 成される可変静電容量Cよりも大きく、かつ、との浮遊
容量Cは周囲温度の変化によって変化してしまう為、正
確な圧力の測定ができない。
と、P型とNfiとの間に空乏層を生じ、との空乏層が
浮遊容量C′!i−形成する。この浮遊容量Cは、半導
体基板1全面にわたって形成されているS a ため固定電極5とエピタキシャル成長層2とで構IL
a (コノ 成される可変静電容量Cよりも大きく、かつ、との浮遊
容量Cは周囲温度の変化によって変化してしまう為、正
確な圧力の測定ができない。
また、このようにp−n接合による絶縁を行っても、リ
ード層71 と72 との間に浮遊容量Cを形a a
S 成する。この浮遊容量Csは、固定電極4−エピタキシ
ャル成長層2とで構成される可変静電容量Cmに並列に
入り、かつ周囲温度の変化によって変化してしまう為、
正確な圧力の測定ができない。
ード層71 と72 との間に浮遊容量Cを形a a
S 成する。この浮遊容量Csは、固定電極4−エピタキシ
ャル成長層2とで構成される可変静電容量Cmに並列に
入り、かつ周囲温度の変化によって変化してしまう為、
正確な圧力の測定ができない。
本考案の目的は、浮遊容量が小さく周囲温度の変化の影
響が少い半導体容量形圧力七ン7を提供するにある。
響が少い半導体容量形圧力七ン7を提供するにある。
この目的を達成するために半導体基板と、該半導体基板
に設けられたIC増幅器と、前記半導体基板にエピタキ
シャル成長によp形成された移動電極層と、該移動電極
層に対向して設けられ該移動電極層と可変静電容量を構
成し所要面積をなす固定電極と、前記移動電極層と前記
半導体基板との間の浮遊容量が小ざくなるように前記移
動電極層に不純物が拡算されて形成され該移動電極層の
前(4) 記固定電極に対向する所要部分のみを囲み残された他の
移動電極層から絶縁して移動電極を形成する絶縁層と、
前記半導体基板にエピタキシャル成長又は不純物拡散に
よって設けられ前記移動電極または前記固定電極と前記
IC増幅器とを接続するリードと、該リード間を絶縁す
るように不純物が拡散されて形成嘔れた絶縁体と、前記
リードの外表面に絶縁膜を介して設けられ該リードをシ
ールドする導電性のシールド膜とを具備してなる半導体
容量膨圧力センtを構成して、半導体基板と移動電極と
の間の浮遊容量を小さくするようにすると共に、七ンプ
内のリード間の浮遊容量を小さくするようにして、周囲
温度の変化の影響を少くしたものである。
に設けられたIC増幅器と、前記半導体基板にエピタキ
シャル成長によp形成された移動電極層と、該移動電極
層に対向して設けられ該移動電極層と可変静電容量を構
成し所要面積をなす固定電極と、前記移動電極層と前記
半導体基板との間の浮遊容量が小ざくなるように前記移
動電極層に不純物が拡算されて形成され該移動電極層の
前(4) 記固定電極に対向する所要部分のみを囲み残された他の
移動電極層から絶縁して移動電極を形成する絶縁層と、
前記半導体基板にエピタキシャル成長又は不純物拡散に
よって設けられ前記移動電極または前記固定電極と前記
IC増幅器とを接続するリードと、該リード間を絶縁す
るように不純物が拡散されて形成嘔れた絶縁体と、前記
リードの外表面に絶縁膜を介して設けられ該リードをシ
ールドする導電性のシールド膜とを具備してなる半導体
容量膨圧力センtを構成して、半導体基板と移動電極と
の間の浮遊容量を小さくするようにすると共に、七ンプ
内のリード間の浮遊容量を小さくするようにして、周囲
温度の変化の影響を少くしたものである。
以下、本発明の実施例について説明する。
第3図、第4図、第5図は、本発明の一実施例る。
図において、1はP型シリコン単結晶の半導体基板であ
る。11は基板1に設けられ測定圧力pがm 導入される圧力導入孔である。2は基板1にNWシリコ
ン単結晶膜をエピタキシャル成長させたエピタキシャル
成長層で、移動電極層を構成する。
る。11は基板1に設けられ測定圧力pがm 導入される圧力導入孔である。2は基板1にNWシリコ
ン単結晶膜をエピタキシャル成長させたエピタキシャル
成長層で、移動電極層を構成する。
3は半導体基板1に形成されたIC増幅器である。
4は透明なパイレックスガラスよりなる絶縁カバーで、
エピタキシャル成長層?に陽極接続されている。21は
エピタキシャル成長層2の圧力導入孔11に対向する位
置に設けられ、絶縁カバー4と基準室22を構成し、基
準圧力Pの導入される凹部である。41は絶縁カバー5
の基準室22に面する面に設けられた固定電極でaる。
エピタキシャル成長層?に陽極接続されている。21は
エピタキシャル成長層2の圧力導入孔11に対向する位
置に設けられ、絶縁カバー4と基準室22を構成し、基
準圧力Pの導入される凹部である。41は絶縁カバー5
の基準室22に面する面に設けられた固定電極でaる。
42は絶縁カバー4に設けられ固定電極41と同心円状
に設けられた比較電極でおる。比較電極42は固定電極
41による検出値に対する温度補償等のために用いられ
る。43は絶縁カバー4に設けられ、固定電極41と比
較電極42金囲んで設けられたガード電極で、固定電極
41゜41と比較電極42とガード電極43とに対向す
る必要最小限部分を囲み、残された他のエピタキシアル
層2から絶縁し移動電極23を構成するリング状の絶縁
層である。絶縁層5は移動電極23と半導体基板1との
間の浮遊容量Cが小さくなるように構成されている。絶
縁層5はエピタキシアル層2に不純物が拡算されてP型
半導体として形成されている。24は移動電極23と半
導体基板1との電気的接続抵抗を少くするために設けら
れた埋込みn層である。51はエピタキシャル成長層2
に設けられ、N型半導体で構成され移動電極23とIC
増幅器3とを接続する接続リードである。52.53は
、エピタキシャル成長層2に設けられ、N型半導体で構
成され、それぞれ、IC増幅器3と固定電極41、IC
増幅器と比較電極42とをアルミニウム材よりなるバッ
ド6を介して接続するリードでおる。54.55゜56
は、それぞれ、リード51.52.53 を、エピタキ
シアル成長層2から絶縁する絶縁体で、エピタキシアル
成長層2に、不純物が拡散されて形成され、この場合は
、P型半導体で形成されている。61〜64はIC増幅
器3に接続された外部接続端子である。
に設けられた比較電極でおる。比較電極42は固定電極
41による検出値に対する温度補償等のために用いられ
る。43は絶縁カバー4に設けられ、固定電極41と比
較電極42金囲んで設けられたガード電極で、固定電極
41゜41と比較電極42とガード電極43とに対向す
る必要最小限部分を囲み、残された他のエピタキシアル
層2から絶縁し移動電極23を構成するリング状の絶縁
層である。絶縁層5は移動電極23と半導体基板1との
間の浮遊容量Cが小さくなるように構成されている。絶
縁層5はエピタキシアル層2に不純物が拡算されてP型
半導体として形成されている。24は移動電極23と半
導体基板1との電気的接続抵抗を少くするために設けら
れた埋込みn層である。51はエピタキシャル成長層2
に設けられ、N型半導体で構成され移動電極23とIC
増幅器3とを接続する接続リードである。52.53は
、エピタキシャル成長層2に設けられ、N型半導体で構
成され、それぞれ、IC増幅器3と固定電極41、IC
増幅器と比較電極42とをアルミニウム材よりなるバッ
ド6を介して接続するリードでおる。54.55゜56
は、それぞれ、リード51.52.53 を、エピタキ
シアル成長層2から絶縁する絶縁体で、エピタキシアル
成長層2に、不純物が拡散されて形成され、この場合は
、P型半導体で形成されている。61〜64はIC増幅
器3に接続された外部接続端子である。
(7)
71は移動電極23を覆って設けられ移動電極23と固
定電極41との間の電極間の誘電率とほぼ等しく、かつ
、絶縁性が高い誘電体膜で、この場合は、約1ooo
Xの厚さに管理された酸化珪素膜(sio9)が用いら
れている。?2.73.74はエピタキシアル層2の外
気接触部分ヶ保護する保護膜で、この場合は、72は酸
化珪素膜(S10□)、73は窒化−珪素膜(Sj3N
4)、74は酸化珪素が用いられている。75は、第5
図に示す如く、リード52と53を覆ってシールドし、
保護膜73と74との間に設けられたアルミニウム材よ
りなるシールド膜である。8は半導体基板1の圧力導入
孔11が設けられている側に取付けられた、この場合は
、パイレックスガラスよりなる絶縁カバーである。
定電極41との間の電極間の誘電率とほぼ等しく、かつ
、絶縁性が高い誘電体膜で、この場合は、約1ooo
Xの厚さに管理された酸化珪素膜(sio9)が用いら
れている。?2.73.74はエピタキシアル層2の外
気接触部分ヶ保護する保護膜で、この場合は、72は酸
化珪素膜(S10□)、73は窒化−珪素膜(Sj3N
4)、74は酸化珪素が用いられている。75は、第5
図に示す如く、リード52と53を覆ってシールドし、
保護膜73と74との間に設けられたアルミニウム材よ
りなるシールド膜である。8は半導体基板1の圧力導入
孔11が設けられている側に取付けられた、この場合は
、パイレックスガラスよりなる絶縁カバーである。
以上の構成において、移動電極23はエビメキシャル層
2のうち固定電極41と比較電極42とガード電極43
とに対向する必要最小限部分のみで構成されるように、
絶縁層5により区切られ、工6シャル層2の他の部分か
ら絶縁されているので、エビメキシャル層2と半導体基
板1との間の浮遊容(8) 量Cを小さくすることができる0まだ、リード52゜5
3はシールド膜75と絶縁体55.56によシ周囲をシ
ールドされているので、リード52とリード53との間
等の浮遊容量Cを零とすることができるので、移動電極
41と比較電極42間の浮遊容量を最小限にすることが
できる。
2のうち固定電極41と比較電極42とガード電極43
とに対向する必要最小限部分のみで構成されるように、
絶縁層5により区切られ、工6シャル層2の他の部分か
ら絶縁されているので、エビメキシャル層2と半導体基
板1との間の浮遊容(8) 量Cを小さくすることができる0まだ、リード52゜5
3はシールド膜75と絶縁体55.56によシ周囲をシ
ールドされているので、リード52とリード53との間
等の浮遊容量Cを零とすることができるので、移動電極
41と比較電極42間の浮遊容量を最小限にすることが
できる。
この結果、周囲温度の変化の影響が少ない半導体容量膨
圧力センti得ることができる。
圧力センti得ることができる。
更に、移動電極23の表面には移動電極23と固定電極
41との間の電極間の誘電率とほぼ等しく、かつ絶縁性
が高い誘電体膜71が形成されているので、可変静電容
量電極としての機能を損わずに、固定電極41と移動電
極23間の直流抵抗に影響を受けないものが得られる。
41との間の電極間の誘電率とほぼ等しく、かつ絶縁性
が高い誘電体膜71が形成されているので、可変静電容
量電極としての機能を損わずに、固定電極41と移動電
極23間の直流抵抗に影響を受けないものが得られる。
なお、前述の実施例においては、リード51〜54を、
エピタキシャル成長層2中に構成したが、半導体基板1
に不純物拡散によりシールドされたリードを構成しても
よいことは勿論でろる。
エピタキシャル成長層2中に構成したが、半導体基板1
に不純物拡散によりシールドされたリードを構成しても
よいことは勿論でろる。
なお、本考案は、ガード電極43を使用した、いわゆる
三端子構造の静電容量検出方式を採用したものである。
三端子構造の静電容量検出方式を採用したものである。
以上説明したように、本発明によれば、周囲温度の変化
の影響が少ない半導体容量膨圧力センプを実現すること
ができる。
の影響が少ない半導体容量膨圧力センプを実現すること
ができる。
第1図、第2図は従来より一般に使用されている従来例
の構成説明図で、第1図は平面図、第2図は側断面図、
第3図、第4図、第5図は本発明の一実施例の構成説明
図で、第3図は正面図、第4図は第5図のA−A断面図
、第5図は第5図のB−B断面図でるる。 1・・・半導体基板、11・・・圧力導入孔、2・・・
エビクキクヤル成長層、21・・・凹部、22・・・基
準室、23・・・移動電極、24・・・n層、3・・・
IC増幅器、4・・・絶縁カバー、41・・・固定電極
、42・・・比較電極、43・・・ガード電極、5・・
・絶縁層、51.52.53・・・リード、54.55
゜56・・・絶縁体、6…パツド、61.62.63.
64…外部接続端子、71・・・誘電体膜、?2.73
.74・・・保護膜、(11) +10
の構成説明図で、第1図は平面図、第2図は側断面図、
第3図、第4図、第5図は本発明の一実施例の構成説明
図で、第3図は正面図、第4図は第5図のA−A断面図
、第5図は第5図のB−B断面図でるる。 1・・・半導体基板、11・・・圧力導入孔、2・・・
エビクキクヤル成長層、21・・・凹部、22・・・基
準室、23・・・移動電極、24・・・n層、3・・・
IC増幅器、4・・・絶縁カバー、41・・・固定電極
、42・・・比較電極、43・・・ガード電極、5・・
・絶縁層、51.52.53・・・リード、54.55
゜56・・・絶縁体、6…パツド、61.62.63.
64…外部接続端子、71・・・誘電体膜、?2.73
.74・・・保護膜、(11) +10
Claims (2)
- (1)半導体基板と、該半導体基板に設けられたIC増
幅器と、前記半導体基板にエピタキシャル成長により形
成された移動電極層と、該移動電極層に対向して設けら
れ該移動電極層と可変静電容量を構成し所要面積をなす
固定電極と、前記移動電極層と前記半導体基板との間の
浮遊容量が小さくなるように前記移動電極層に不純物が
拡散されて形成され該移動電極層の前記固定電極に対向
する所要部分のみを囲み残された他の移動電極層から絶
縁して移動電極を形成する絶縁層と、前記半導体基板に
エピタキシャル成長又は不純物拡散によって設けられ前
記移動電極または前記固定電極と前記IC増幅器とを接
続するリードと、該リード間を絶縁するように不純物が
拡散されて形成された絶縁体と、前記リードの外表面に
絶縁膜を介して設けられ該リードをシールドする導電性
のシールド膜とを具備してなる半導体容量形圧力七ンブ
。 - (2)移動電極表面を固定電極との間の電極間の誘電率
と同様でかつ絶縁性の高い絶縁被覆で覆ったことを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の半導体容量膨圧力セ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13893483A JPS6031032A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 半導体容量形圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13893483A JPS6031032A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 半導体容量形圧力センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6031032A true JPS6031032A (ja) | 1985-02-16 |
| JPH0420132B2 JPH0420132B2 (ja) | 1992-03-31 |
Family
ID=15233556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13893483A Granted JPS6031032A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | 半導体容量形圧力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6031032A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4716492A (en) * | 1986-05-05 | 1987-12-29 | Texas Instruments Incorporated | Pressure sensor with improved capacitive pressure transducer |
| US4774626A (en) * | 1986-05-05 | 1988-09-27 | Texas Instruments Incorporated | Pressure sensor with improved capacitive pressure transducer |
| JPS645138U (ja) * | 1987-06-29 | 1989-01-12 | ||
| JP2005214735A (ja) * | 2004-01-28 | 2005-08-11 | Kyocera Corp | 圧力検出装置用パッケージ |
| CN104395721A (zh) * | 2012-03-16 | 2015-03-04 | 维塔尔传感器控股有限公司 | 介电常数屏蔽 |
-
1983
- 1983-07-29 JP JP13893483A patent/JPS6031032A/ja active Granted
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4716492A (en) * | 1986-05-05 | 1987-12-29 | Texas Instruments Incorporated | Pressure sensor with improved capacitive pressure transducer |
| US4774626A (en) * | 1986-05-05 | 1988-09-27 | Texas Instruments Incorporated | Pressure sensor with improved capacitive pressure transducer |
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| CN104395721A (zh) * | 2012-03-16 | 2015-03-04 | 维塔尔传感器控股有限公司 | 介电常数屏蔽 |
| US9538958B2 (en) | 2012-03-16 | 2017-01-10 | Endotronix, Inc. | Permittivity shielding |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0420132B2 (ja) | 1992-03-31 |
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