JP3577902B2

JP3577902B2 - 熱式流速センサ

Info

Publication number: JP3577902B2
Application number: JP21507697A
Authority: JP
Inventors: 雄二有吉; 考司谷本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-08-08
Filing date: 1997-08-08
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2017-08-08
Also published as: JPH1151954A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車のエンジン制御や空調機器など、空気等流体の流速計測が必要な場所に使用される流速センサに関し、特にその検出感度向上および測定可能流速範囲の拡大に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２７は例えば特公平５−７６５９号公報に示された従来の熱式流速センサ（従来例１）の要部断面図であり、図２８はその上面図である。図において、１はシリコン基板、２はこのシリコン基板１にエッチングにより形成された空気スペース、３，４はこの空気スペース２上に架橋された薄膜部材すなわち薄肉部、５はヒーター、６，７はそれぞれ上流側および下流側熱感知センサ、８は周囲の空気の温度をモニタする比較抵抗である。上流側および下流側熱感知センサ６，７はヒーター５を挟んで対称な位置に配されている。ヒーター５および熱感知センサ６，７は、例えば窒化シリコンからなる薄膜の絶縁層９，１０により包まれて薄肉部３，４を形成している。
【０００３】
この従来の熱式流速センサの基本的な動作について説明する。図２８において、ヒーター５はシリコン基板１の温度より２００℃高くなる温度に加熱されている。シリコン基板１の温度は周囲の空気の温度とほとんど同じであり、比較抵抗８により測定される。空気の流れがないときには、熱感知センサ６，７は、ヒーター５の熱により、平均で約１４０℃に熱せられる。すなわち、熱感知センサ６，７はヒーター５に対して正確に対称に配置されているので、空気の流速が０のときにはこの２つのセンサの温度は同一になり、熱感知センサ６，７の抵抗値に差は生じない。従って、この２つの熱感知センサ６，７に微小測定電流を流しても電圧の差は発生しない。
【０００４】
空気の流れがあるときには、上流側に位置する熱感知センサ６はヒーター５へ向かう空気の流れにより熱が運び去られるため冷やされ、一方、下流側に位置する熱感知センサ７はヒーター５からの空気の流れによって熱せられることになる。図２９に熱感知センサ６，７の温度の流速依存性を示す。流速が速くなるにつれて、上流側の熱感知センサ６の温度は低下し、下流側の熱感知センサ７の温度は上昇している。これによって生ずる熱感知センサ６，７の間の抵抗値の差が電圧値の差をもたらし、この電位差から流速が測定される。この２つの熱感知センサの温度差を縦軸にとったグラフを図３０に示す。流速（横軸）と温度差（縦軸）が一対一に対応しており、流速センサとして利用できることが判る。
【０００５】
図３１および図３２にこれらの機能を実現するための回路例を示す。図３１に示された回路はヒーター５の温度を制御するためのものであり、図３２に示された回路は熱感知センサ６，７の間の抵抗値の差に比例する電圧信号を得るためのものである。
【０００６】
図３１に示される温度制御回路は、ヒーター５の温度を、比較抵抗８によって検出される周囲温度よりも一定温度高く保つためのホイストンブリッジ回路４６により構成される。ホイストンブリッジ回路４６はヒーター５と抵抗４５により一辺を、比較抵抗８と抵抗４７，４８により他辺を構成している。アンプ４９，５０からなる積分回路は出力の電位を変化させることでブリッジ回路４６がバランスするように動作し、ヒーター５によって消費される電力を一定に保つようにする。
【０００７】
図３２に示す回路はヒーター５の上流側に位置する熱感知センサ６と下流側に位置する熱感知センサ７との間の差を検出するためのものである。この回路は、アンプ７２からなる定電流電源部５２と、アンプ６６，６８，７０からなる差動増幅部５４から構成される。定電流電源部５２は、一辺に高インピーダンス抵抗５６，５８と、他辺に零調用可変抵抗６０および熱感知センサ６，７を有するホイストンブリッジ回路を駆動する。差動増幅部５４の利得は可変抵抗６２により調整される。出力端６４は熱感知センサ６，７の間の抵抗値の差に比例する出力電圧を出力する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このタイプの熱式流速センサを、測定可能流速範囲が広く感度の良いものにするためには、熱感知センサ６，７の温度が、広い流速範囲にわたって大きく変化することが望ましい。しかし、従来の熱式流速センサでは、流速が０の時に下流側の熱感知センサ７がすでにヒーター５の温度の６〜７割近くまで熱せられているため、ヒーター５から空気を介して伝達される熱量は少なく、しかも比較的低い流速で飽和温度に達する。図２９を見ると、実際に下流側感温抵抗体７の温度変化は小さく、５ｍ／ｓ以上ではすでに飽和傾向にあることが判る。
【０００９】
図３３にヒーター５および感温抵抗体６，７における熱の移動を表した模式図を示す。図において、Ｑ１はヒーター５から空気への熱伝達量、Ｑ２はヒーター５から薄膜部材を介して上流側熱感知センサ６へ伝わる熱伝導量、Ｑ３はヒーター５から薄膜部材を介して下流側熱感知センサ７へ伝わる熱伝導量、Ｑ４は上流側熱感知センサ６から空気への熱伝達量、Ｑ５は空気から下流側熱感知センサ７への熱伝達量である。
【００１０】
下流側熱感知センサ７について見ると、Ｑ３とＱ５の２つの熱流入が起こっている。このうちＱ３は流速には依存せず、流速依存性を持つのはＱ５のみである。Ｑ５は熱感知センサ７の上を通過する空気と熱感知センサ７自身との温度差に比例する。流速０のときの熱流入の大半はＱ３によると考えてよいが、図２９に示したように、この時すでに熱感知センサ７は１４０℃まで加熱されている。このため、熱感知センサ７と空気との温度差が小さくなり、この温度差に比例するＱ５も大きくできない。よって、流れが存在する状態でも熱感知センサ７の温度上昇は小さい。しかも、多少なりとも温度上昇が起これば、空気との温度差はさらに縮小され、飽和状態により近づくことになる。その結果、図３０に示したように、流速が増大するとともに上流と下流の熱感知センサ６，７の温度差の変化は小さくなり、感度は低下していく。
【００１１】
また、上流側熱感知センサ６について言えば、ヒーター５から伝わった熱量Ｑ２の一部がＱ４となって空気に伝わる。Ｑ２は空気の流速には依存しないが、Ｑ４は流速が速くなるにつれて増大するので、熱感知センサ６の温度は流速の増大とともに降下する。この場合、Ｑ２の値が大きいほどＱ４の変化幅が広くとれ、感度の向上、および測定可能流速範囲の拡大には有利である。図２９を見ても、上流側熱感知センサ６の温度は大きな傾きを持って変化している。しかし、例えば自動車のエンジン制御などに使用する場合は、図２９に示されている流速範囲（０〜２０００ｆｔ／ｍｉｎ＝０〜１０ｍ／ｓｅｃ）では不十分で、少なくとも０〜５０ｍ／ｓｅｃの測定範囲は必要である。図２９の上流側熱感知センサ６の温度変化の勾配を（−４０℃）／（１０ｍ／ｓｅｃ）と考えれば、流速が５０ｍ／ｓｅｃに達するまでに、この温度変化の勾配が徐々に減少していくことは明らかである。その結果、流速が増大するとともに上流側と下流側の熱感知センサ６，７の温度差の変化は小さくなり、感度は低下していく。
【００１２】
さらに、Ｆ．Ｍａｙｅｒらの研究（Ｆ．Ｍａｙｅｒｅｔａｌ：Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ■９５ＥｕｒｏｓｅｎｓｏｒｓＩＸ１３２−Ｃ２ｐｐ．５２８−５３１）によれば、流速が速くなると下流側の熱感知センサ７の温度が低下することが報告されている。この現象は本願発明者の行った実験によっても確認されている（図３４）。また、ＬｉＱｕｉらの研究（ＬｉＱｕｉｅｔａｌ：Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ■９５ＥｕｒｏｓｅｎｓｏｒｓＩＸ１３０−Ｃ２ｐｐ．５２０−５２３）によれば、ある流速以上で上下流の熱感知センサ６，７の温度差が低下することが報告されている。これらの報告は、流速が増大すると、出力の２値化（一つの出力に対応する流速ポイントが２つ存在すること）が起こり得ることを示している。これにより、測定可能流速範囲の拡大が制限される。
【００１３】
このように、従来の温度差を用いた熱式流速センサにおいては、流速が増大するとともに感度が低下し、測定可能流速範囲も大きく取れないという問題点があった。
【００１４】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、感度を向上できるとともに測定可能流速範囲を拡大できる熱式流速センサを得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の構成による熱式流速センサは、薄肉部が形成された半導体基板と、この薄肉部に形成された発熱部と、同じく薄肉部に形成され、前記発熱部の上流側および下流側にそれぞれ配置された上流側および下流側温度検出部と、前記発熱部の極めて近傍に設けられた第３の温度検出部を備えるとともに、前記上流側温度検出部より上流側に流体温度検出部を備え、前記発熱部を前記流体温度検出部により検出された流体温度に対して定温度差駆動した時に前記上流側温度検出部、下流側温度検出部、および第３の温度検出部との間に生じる温度差から流速を検出するようにしたものである。
【００１６】
本発明の第２の構成による熱式流速センサは、薄肉部が形成された半導体基板と、この薄肉部に形成された発熱部と、同じく薄肉部に形成され、前記発熱部の上流側および下流側にそれぞれ配置された上流側および下流側温度検出部と、発熱部の上流側近傍に設けられた第４の温度検出部を備えるとともに、前記上流側温度検出部より上流側に流体温度検出部を備え、前記発熱部を前記流体温度検出部により検出された流体温度に対して定温度差駆動した時に生じる前記上流側温度検出部と下流側温度検出部との温度差から得られる信号により空気流速を検出する熱式流速センサにおいて、前記温度差信号に増幅を施す際に、その利得を前記第４の温度検出部の抵抗値によって変化させるようにしたものである。
【００１７】
本発明の第３の構成による熱式流速センサは、薄肉部が形成された半導体基板と、この薄肉部に形成された発熱部と、同じく薄肉部に形成され、前記発熱部の上流側および下流側にそれぞれ配置された上流側および下流側温度検出部と、発熱部の上流側近傍に設けられた第４の温度検出部を備えるとともに、前記上流側温度検出部より上流側に流体温度検出部を備え、前記発熱部を前記流体温度検出部により検出された流体温度に対して定温度差駆動した時に生じる前記上流側温度検出部と下流側温度検出部との温度差から得られる信号により空気流速を検出する熱式流速センサにおいて、前記上流側、および下流側温度検出部の温度を検出するために流す電流値を前記第４の温度検出部の抵抗値によって変化させるようにしたものである。
【００１８】
本発明の第４の構成による熱式流速センサは、薄肉部が形成された半導体基板と、この薄肉部に形成された発熱部と、同じく薄肉部に形成され、前記発熱部の上流側および下流側にそれぞれ配置された上流側および下流側温度検出部と、発熱部の上流側近傍に設けられた第４の温度検出部を備えるとともに、前記上流側温度検出部より上流側に流体温度検出部を備え、前記発熱部を前記流体温度検出部により検出された流体温度に対して定温度差駆動した時に生じる前記上流側温度検出部と下流側温度検出部との温度差から得られる信号により空気流速を検出する熱式流速センサにおいて、前記温度差信号に加えるバイアス信号を前記第４の温度検出部の抵抗値によって変化させるようにしたものである。
【００１９】
本発明の第５の構成による熱式流速センサは、薄肉部が形成された半導体基板と、この薄肉部に形成された発熱部と、同じく薄肉部に形成され、前記発熱部の上流側および下流側にそれぞれ配置された上流側および下流側温度検出部と、発熱部の上流側および下流側にそれぞれ設けられた第４および第５の温度検出部を備えるとともに、前記上流側温度検出部より上流側に流体温度検出部を備え、前記発熱部を前記流体温度検出部により検出された流体温度に対して定温度差駆動した時に生じる前記上流側温度検出部と下流側温度検出部との温度差から得られる信号により空気流速を検出する熱式流速センサにおいて、前記第４，第５の温度検出部の抵抗値を用いて流速以外の原因による請求項２から４に記載の利得、電流、バイアス信号の変動を相殺するようにしたものである。
【００２０】
本発明の第６の構成による熱式流速センサは、薄肉部が形成された半導体基板と、この薄肉部に形成された発熱部と、同じく薄肉部に形成され、前記発熱部の上流側および下流側にそれぞれ配置された上流側および下流側温度検出部を備えるとともに、前記上流側温度検出部より上流側に流体温度検出部を備え、前記発熱部を前記流体温度検出部により検出された流体温度に対して定温度差駆動した時に生じる前記上流側温度検出部と下流側温度検出部との温度差から得られる信号により空気流速を検出する熱式流速センサにおいて、前記発熱部と温度検出部を前記薄肉部上の空気の流れに対して下流側に偏った位置に配置するようにしたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態を図について説明する。図１は本発明の実施の形態１を示す上面図、図２は図１のＡ−Ａ´線断面図である。ただし、図２の断面図は図１の上面図を多少拡大して示しており、これは、以降の同様のＡ−Ａ´線断面図においても同じである。図において、１はシリコン基板、２はシリコン基板１を裏からエッチングして形成した空気スペース、３は空気スペース２上に設けられたダイヤフラム型薄肉部である。５は発熱部すなわち発熱抵抗体、６，７は発熱抵抗体５の上流側および下流側にそれぞれ配置された上流側および下流側温度検出部すなわち上流側および下流側感温抵抗体、８は上流側感温抵抗体６より上流側に配置され流体の温度を測定する流体温度検出部すなわち流体温度検出用感温抵抗体、９，１０は絶縁層、１１は発熱抵抗体５のごく近傍に配置された発熱抵抗体温度検出部、すなわち発熱抵抗体温度検出用感温抵抗体、１２は発熱抵抗体５、上流側および下流側感温抵抗体６，７、流体温度検出用感温抵抗体８、並びに発熱抵抗体温度検出用感温抵抗体１１の両端をそれぞれボンディングパッド１３に接続する配線である。薄肉部３は絶縁層９，１０、並びに絶縁層９，１０に挟まれた発熱抵抗体５、及び感温抵抗体６，７，１１から構成されている。
【００２２】
発熱抵抗体５、感温抵抗体６，７、流体温度検出用感温抵抗体８は、スパッタ、あるいは蒸着などの成膜技術により薄膜形成した後、エッチングにより所望の抵抗値になるようにパターニングしている。抵抗材料としては、信頼性の高い白金などを使用することが望ましい。
【００２３】
発熱抵抗体５は、流体温度検出用感温抵抗体８によって測定される空気の温度よりも常に一定温度だけ高くなるように定温度差駆動されている。図３は基本的な定温度差駆動回路の簡略回路図であり、発熱抵抗体５、流体温度検出用感温抵抗体８、及び固定抵抗１４，１５によりブリッジ回路を構成している。空気の流速の変動により発熱抵抗体５の温度が変化したり、空気の温度が変化して流体温度検出用感温抵抗体８の温度が変化したりして、ブリッジ回路のバランスが崩れると、差動増幅器１６、及び、トランジスタ１７が発熱抵抗体５に流れる加熱電流を制御し、元のバランス状態に戻すように働く。この結果、発熱抵抗体５と流体温度検出用感温抵抗体８との温度差が常に一定に保たれる。１８は電源である。
【００２４】
図４は基本的な温度差検出回路の簡略図であり、詳しくは、上流側感温抵抗体６と下流側感温抵抗体７の温度差を検出するための温度差検出回路の簡略図を示す。定電流源１９により上流側感温抵抗体６（Ｒｕ）と下流側感温抵抗体７（Ｒｄ）に一定電流Ｉｓを流し、両者の両端電圧の差を取って、増幅回路部２０により増幅し、出力端２１から出力電圧Ｖｏｕｔとして出力する。この場合の出力電圧Ｖｏｕｔは以下の式で表される。
Ｖｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ＋Ｇ・Ｒｓ０・αｓ・Ｉｓ・（Ｔｄ−Ｔｕ） …（１）
ここで、Ｒｓ０は上流側、および下流側感温抵抗体６，７の０℃の時の抵抗値、αｓは上流側、及び下流側感温抵抗体６，７の抵抗温度係数である。また、Ｖｒｅｆ（３８）は（Ｔｄ−Ｔｕ）が負になった場合、つまり空気の流れが逆流の場合でも正の出力が得られるようにするために加えているバイアス電圧で定電圧源を用いている。上流側、および下流側感温抵抗体６，７を同じ材質で同じパターンに形成することにより、両者のＲｓ０とαｓはほぼ同一の値が得られる。また、Ｔｄ，Ｔｓはそれぞれ上流側、及び下流側感温抵抗体６，７の温度である。Ｇは増幅回路部により決定されるゲインであり、次式で表される。
Ｇ＝１＋（Ｒ２／Ｒ１） …（２）
ただし、Ｒ２／Ｒ１＝Ｒ４／Ｒ３
また、上流側感温抵抗体６と下流側感温抵抗体７の温度差（Ｔｄ−Ｔｕ）は近似的に以下のように表せる。
Ｔｄ−Ｔｕ＝ＡＵ^ｎΔＴ …（３）
ここで、Ｕは空気の流速、△Ｔは図３の定温度差駆動回路により一定に保たれる空気と発熱抵抗体５との温度差、Ａは係数である。式（１）と（３）を組み合わせると出力電圧Ｖｏｕｔが流速Ｕに依存することが判る。
Ｖｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ＋Ｇ・Ｒｓ０・αｓ・Ｉｓ・ＡＵ^ｎ・ΔＴ …（４）
【００２５】
前述したように、図３に示す定温度差駆動回路により、式（４）中の△Ｔは一定に保たれるはずである。しかし、実際には、発熱抵抗体５の発する熱が流体温度検出用感温抵抗体８にも伝わるため、流体温度検出用感温抵抗体８の温度は空気の温度よりも高くなっている。この流体温度検出用感温抵抗体８の温度上昇は空気の流速が小さいほど大きく、流速が速くなるにつれて流体温度検出用感温抵抗体８は冷却され、空気の温度に近づいていく。発熱抵抗体５の温度はこの流体温度検出用感温抵抗体８よりも一定温度高くなるように制御されるため、発熱抵抗体５の温度も空気の流速が大きくなるとともに低下することになる。従って、式（４）の△Ｔは実際は一定ではなく、流速が増すにつれて小さくなる。この△Ｔの負の流速依存性により、出力電圧Ｖｏｕｔの流速依存性が抑えられ、感度や測定可能流速範囲が低下する。
【００２６】
本実施の形態では、前述の△Ｔの流速による変動を、発熱抵抗体温度検出用感温抵抗体１１により検出し、この発熱抵抗体温度検出用感温抵抗体１１と上流側感温抵抗体６と下流側感温抵抗体７の３つの感温抵抗体の温度変化から出力電圧を導出するため、△Ｔの持つ負の流速依存性をキャンセルできる。
【００２７】
図５は本発明の実施の形態１に係わる温度差検出用回路の簡略図である。この例ではまず、差動増幅器２５により、下流側感温抵抗体７の温度に依存する電圧から発熱抵抗体温度検出用感温抵抗体１１の温度に依存する電圧を引き算し、その後差動増幅器２６によりさらに上流側感温抵抗体の温度に依存する電圧を引き算して出力電圧としている。こうすることにより、発熱抵抗体温度検出用感温抵抗体１１の温度低下分が加味された出力電圧が発生するのでセンサの感度や測定可能流量範囲を向上できる。もちろん、図４に示すような増幅回路部を通した後の電圧を出力電圧としても良い。
【００２８】
図５に示す３つの感温抵抗体６，７，１１の＋端側の電圧の流速による変化の様子を図６に示す。上流側感温抵抗体６の電圧２７（Ｖｕ）と発熱抵抗体温度検出用感温抵抗体１１の電圧２９（Ｖｓｈ）は流速が増すにつれて低下し、下流側感温抵抗体７の電圧２８（Ｖｄ）は流速が増すにつれて上昇する。固定抵抗２２，２３，２４を調節することにより、流速が零の時の３つの電圧をＶｄ＝Ｖｕ＋Ｖｓｈとなるようにすることができる。図６においてＶｄ―Ｖｓｈを計算すると、流速が零の時にＶｕと一致し、傾きがＶｄよりも大きい曲線３０が得られる。この曲線３０からさらにＶｕ曲線２７を引き算すれば、単にＶｄ−Ｖｕを計算した曲線より傾きが大きい曲線が得られ、この電圧を出力とすることにより、センサの感度を向上させることが出来る。
【００２９】
上記の効果は図５に示した回路だけではなく、図７および図８に示したような回路によっても実現することが出来る。図７はまず上流側感温抵抗体６の電圧２７（Ｖｕ）と発熱抵抗体温度検出用感温抵抗体１１の電圧（Ｖｓｈ）を加算回路３１により足し算し、その結果得られた電圧を下流側感温抵抗体７の電圧２８（Ｖｄ）から引算して出力電圧を得る回路、図８はまず上流側感温抵抗体６の電圧２７（Ｖｕ）から下流側感温抵抗体７の電圧２８（Ｖｄ）を引き算し、その後、発熱抵抗体温度検出用感温抵抗体１１の電圧（Ｖｓｈ）を引き算して出力電圧を得る回路である。図５、図７、図８の回路を簡単に式で表すと以下のようになる。
図５：（Ｖｄ−Ｖｓｈ）−Ｖｕ
図７：Ｖｄ−（Ｖｕ＋Ｖｓｈ）
図８：（Ｖｄ−Ｖｕ）−Ｖｓｈ
【００３０】
また、図９に示すような定電圧源３２と定電流源１９を併用した回路でも同様の効果を得ることが出来る。図９の回路において電圧Ｖｄは下式で表される。
Ｖｄ＝Ｒｄ・Ｖｃ／（Ｒｄ＋Ｒｓｈ）＝１・Ｖｃ／｛１＋（Ｒｓｈ／Ｒｄ）｝ …（５）
式（５）から判るようにＲｓｈが低下するとＶｄは大きくなる。このＶｄからＶｕを引き算すれば、発熱抵抗体温度検出用感温抵抗体１１の温度低下分を加味した出力電圧Ｖｏｕｔが得られる。
【００３１】
さらに、図１０に示すように、上流側感温抵抗体６と発熱抵抗体温度検出用感温抵抗体１１を直列に接続して定電流を流し、その最上段の電圧Ｖｕと下流側感温抵抗体７の電圧Ｖｄとの差を取ることによっても、発熱抵抗体温度検出用感温抵抗体１１の温度低下分を加味した出力電圧Ｖｏｕｔが得られる。
【００３２】
実施の形態２．
図１１は本発明の実施の形態２を示す上面図、図１２は図１１のＡ−Ａ´線断面図である。図において、シリコン基板１の薄肉部３に、発熱抵抗体５と発熱抵抗体５の上流側に感温抵抗体６，３３ａ，３３ｂ、および下流側に感温抵抗体７がそれぞれ形成されている。２個の上流側感温抵抗体３３ａ，３３ｂは同じ材質で同じパーターンに形成されているため、同じ抵抗温度特性を持つ。また、同じ温度になるようにごく近接した位置に形成されている。
【００３３】
この実施の形態においても、前述の実施の形態１と同様に、発熱抵抗体５、上流側感温抵抗体６、下流側感温抵抗体７、流体温度検出用感温抵抗体８を用いて温度差検出タイプの空気流速センサが構成される。このタイプのセンサの出力電圧Ｖｏｕｔは前述した式（４）で表される。ここで増幅回路部のゲインＧは図４の回路を用いると、前述した式２と同様に表される。
【００３４】
図４のＲ１〜Ｒ４は全て固定抵抗を用いていたが、この実施形態では図１３に示すように、Ｒ１に図１１の感温抵抗体３３ａを使用し、Ｒ３には感温抵抗体３３ｂを使用している。この感温抵抗体３３ａと３３ｂの抵抗値をＲ３３とおくと、増幅回路部のゲインＧは次式のようになる。
Ｇ＝１＋Ｒ２／Ｒ３３ …（６）
感温抵抗体３３ａと３３ｂはともに発熱抵抗体５の上流側に位置しているため、流速が増大するとともにその温度は低下し、抵抗値も低下する。このため式（６）で表されるゲインＧは逆に流速が増大するとともに大きくなる。よって式（４）で表される出力電圧Ｖｏｕｔは、流速が増大すると、このゲインＧの増大効果も含んだ形で大きくなり、ゲインＧが固定されている場合に比べ、出力電圧Ｖｏｕｔの流量依存性は大きくなり、センサの感度も向上し、測定可能流速範囲も拡大する。
【００３５】
実施の形態３．
図１４は本発明の実施の形態３に係わる定電流供給回路の簡略図である。図において、３２は定電圧源、３５，３６は固定抵抗である。図４で示した回路では定電流源１９を用いていたが、この図１４に示す回路はこの定電流源１９に代わって感度と測定範囲を改善する働きをする定電流回路である。図のように回路を構成すると、次式で表される定電流Ｉｓが端子ＡＢ間に流れる。
Ｉｓ＝Ｖｉ／Ｒ３３＝Ｒ３６・Ｖｃ／｛（Ｒ３５＋Ｒ３６）・Ｒ３３｝＝Ｖｃ／｛１＋（Ｒ３５／Ｒ３６）・Ｒ３３｝…（７）
式（７）のＲ３３を固定すると一定電流Ｉｓを得ることが出来る。しかし、本実施形態３においては図１３に示すように、このＲ３３に上流側感温抵抗体３３ａを用いることを特徴とする。上流側感温抵抗体３３ａは空気の流速が増大すると冷却され、抵抗値が下がるため、式（７）で表される電流Ｉｓは逆に流速の増大とともに大きくなる。よって式（４）で表される出力電圧Ｖｏｕｔは、流速が増大すると、この電流Ｉｓの増大効果も含んだ形で大きくなり、電流Ｉｓが固定されている場合に比べ、出力電圧Ｖｏｕｔの流量依存性は大きくなり、センサの感度も向上し、測定可能流速範囲も拡大する。
【００３６】
実施の形態４．
図１５は本発明の実施の形態４に係わる定電流供給回路の簡略図である。この回路を用いると電流Ｉｓは次式のように表される。
Ｉｓ＝Ｖｉ／Ｒ３５＝Ｒ３６・Ｖｃ／｛（Ｒ３３＋Ｒ３６）・Ｒ３５｝＝Ｖｃ／｛１＋（Ｒ３３／Ｒ３６）・Ｒ３５｝…（８）
上流側感温抵抗体３３ａは空気の流速が増大すると冷却され、抵抗値（Ｒ３３）が下がるため、式（８）で表される電流Ｉｓは逆に流速の増大とともに大きくなる。よって式（４）で表される出力電圧Ｖｏｕｔは、流速が増大すると、この電流Ｉｓの増大効果も含んだ形で大きくなり、電流Ｉｓが固定されている場合に比べ、出力電圧Ｖｏｕｔの流量依存性は大きくなり、センサの感度も向上し、測定可能流速範囲も拡大する。もちろん、２つの上流側感温抵抗体３３ａ，３３ｂを用いて実施の形態３と４を組み合わせ効果を倍増させても良い。
【００３７】
実施の形態５．
図１６は本発明の実施の形態５に係わるバイアス電圧供給回路の簡略図である。図において、３２は定電圧源、３７は固定抵抗である。図４で示した回路では、バイアス電圧Ｖｒｅｆ（３８）に定電圧源を用いていたが、本実施形態４においては、図１６に示すように定電圧源の電圧を分圧して出力する定電圧回路を用いてバイアス電圧Ｖｒｅｆを印加している。しかも、Ｒ３３に図１１に示した上流側感温抵抗体３３ａを用いている。図１６の回路における出力端Ｃの電圧（Ｖｒｅｆ）は次式で表される。
Ｖｒｅｆ＝Ｒ３７・Ｖｃ／（Ｒ３７＋Ｒ３３）＝１・Ｖｃ／｛１＋（Ｒ３３／Ｒ３７）｝ …（９）
【００３８】
上流側感温抵抗体３３ａは空気の流速が増大すると冷却され、抵抗値（Ｒ３３）が下がるため、式（８）で表される電圧Ｖｒｅｆは逆に流速の増大とともに大きくなる。よって式（４）で表される出力電圧Ｖｏｕｔは、流速が増大すると、このバイアス電圧Ｖｒｅｆの増大効果も含んだ形で大きくなり、バイアス電圧Ｖｒｅｆが固定されている場合に比べ、出力電圧Ｖｏｕｔの流量依存性は大きくなり、センサの感度も向上し、測定可能流速範囲も拡大する。
【００３９】
実施の形態６．
図１７は本発明の実施の形態６を示す上面図、図１８は図１７のＡ−Ａ´線断面図である。図において、シリコン基板１の薄肉部３に、発熱抵抗体５と発熱抵抗体５の上流側に感温抵抗体６，３３ａ，３３ｂ、および下流側に感温抵抗体７，３４ａ，３４ｂがそれぞれ形成されている。４個の上流側感温抵抗体３３ａ，３３ｂ、及び３４ａ，３４ｂは同じ材質で同じ形成方法により形成されている。また、上流側感温抵抗体３３ａと３３ｂ、及び、下流側感温抵抗体３４ａと３４ｂはそれぞれ同じ温度になるようにごく近接した位置に形成されている。
【００４０】
この実施の形態においても、前述の実施の形態２と同様に、発熱抵抗体５、上流側感温抵抗体６、下流側感温抵抗体７、流体温度検出用感温抵抗体８を用いて温度差検出タイプの空気流速センサが構成される。実施の形態２では、増幅回路部２０のゲインＧに上流側感温抵抗体３３ａによって流速依存性を持たせてセンサの感度を向上させており、ゲインＧは式（６）でＧ＝１＋Ｒ２／Ｒ３３）として表された。
【００４１】
しかし、上流側感温抵抗体３３ａの抵抗値Ｒ３３は空気の温度や湿度など流速以外の空気の状態によっても変化する。このため、流速が一定でも空気の温度等が変化すればゲインＧも変化することになり、空気の温度などが変化するような場合には正確な流速検知は出来ない。そこで、本実施の形態６では、図１９に示す回路図のように、増幅回路部２０の固定抵抗Ｒ２，Ｒ４の代わりに、下流側感温抵抗体３４ａと３４ｂを用いる。このときゲインＧは次式で表される。
Ｇ＝１＋Ｒ３４ａ／Ｒ３３ａ …（１０）
【００４２】
上流側感温抵抗体３３ａと３３ｂは、流速が増大するとともにその温度は低下し、抵抗値も低下する。また、下流側感温抵抗体３４ａと３４ｂは、流速が増大するとともにその温度は若干上昇し、抵抗値も上昇する。このため式（１０）で表されるゲインＧは流速が増大するとともに大きくなる。よって式（４）で表される出力電圧Ｖｏｕｔは、流速が増大すると、このゲインＧの増大効果も含んだ形で大きくなり、ゲインＧが固定されている場合に比べ、出力電圧Ｖｏｕｔの流量依存性は大きくなり、センサの感度も向上し、測定可能流速範囲も拡大する。
【００４３】
さらに、流速以外の条件によりＲ３３が変化した場合、同じ材質で同じ方法により形成されたＲ３４も同様に変化するため、ゲインＧは変化しない。例えば、空気の温度が上昇して上流側感温抵抗体３３ａと３３ｂの抵抗値が１０％増加したとすれば、下流側感温抵抗体３４ａと３４ｂの抵抗値も１０％増加するため、両者の変化はキャンセルされ、ゲインＧは一定に保たれる。このように、本実施の形態６によれば、ゲインＧを流速によってのみ変化させ、空気の温度などその他の因子には依存しないようにでき、空気の温度などが変化する場合にも使用できる。
【００４４】
実施の形態７．
本実施の形態７に係わるセンサの上面図と断面図は実施の形態６で示した図１７，図１８と同じである。この実施の形態においても、前述の実施の形態４と同様に、発熱抵抗体５、上流側感温抵抗体６、下流側感温抵抗体７、流体温度検出用感温抵抗体８を用いて温度差検出タイプの空気流速センサが構成される。実施の形態４では、上流、及び下流側感温抵抗体６，７に流す電流値Ｉｓを上流側感温抵抗体３３ａを用いて変化させてセンサの感度を向上させており、この電流値Ｉｓは式（８）で表された。
【００４５】
しかし、上流側感温抵抗体３３ａの抵抗値Ｒ３３は空気の温度や湿度など流速以外の空気の状態によっても変化する。このため、流速が一定でも空気の温度等が変化すれば電流値Ｉｓも変化することになり、空気の温度などが変化するような場合には正確な流速検知は出来ない。そこで、本実施形態７では、図２０に示す回路図のように、固定抵抗Ｒ３６の代わりに、下流側感温抵抗体３４ａを用いる。このとき電流値Ｉｓは次式で表される。

【００４６】
上流側感温抵抗体３３ａは、流速が増大するとともにその温度は低下し、抵抗値Ｒ３３ａも低下する。また、下流側感温抵抗体３４ａは、流速が増大するとともにその温度は若干上昇し、抵抗値Ｒ３４ａも上昇する。このため式（１１）で表される電流値Ｉｓは流速が増大するとともに大きくなる。よって式（４）で表される出力電圧Ｖｏｕｔは、流速が増大すると、この電流値Ｉｓの増大効果も含んだ形で大きくなり、電流値Ｉｓが固定されている場合に比べ、出力電圧Ｖｏｕｔの流量依存性は大きくなり、センサの感度も向上し、測定可能流速範囲も拡大する。
【００４７】
さらに、流速以外の条件によりＲ３３ａが変化した場合、同じ材質で同じ方法により形成されたＲ３４ａも同様に変化するため、電流値Ｉｓは変化しない。例えば、空気の温度が上昇して上流側感温抵抗体３３ａの抵抗値が１０％増加したとすれば、下流側感温抵抗体３４ａの抵抗値も１０％増加するため、両者の変化はキャンセルされ、電流値Ｉｓは一定に保たれる。このように、本実施の形態７によれば、電流値Ｉｓを流速によってのみ変化させ、空気の温度などその他の因子には依存しないようにでき、空気の温度などが変化する場合にも使用できる。
【００４８】
実施の形態８．
本実施の形態８に係わるセンサの上面図と断面図は実施の形態６で示した図１７，図１８と同じである。この実施の形態においても、前述の実施の形態５と同様に、発熱抵抗体５、上流側感温抵抗体６、下流側感温抵抗体７、流体温度検出用感温抵抗体８を用いて温度差検出タイプの空気流速センサが構成される。実施の形態５では、バイアス電圧Ｖｒｅｆを上流側感温抵抗体３３ａを用いて変化させてセンサの感度を向上させており、この場合のバイアス電圧Ｖｒｅｆは式（９）で表された。
【００４９】
しかし、上流側感温抵抗体３３ａの抵抗値Ｒ３３は空気の温度や湿度など流速以外の空気の状態によっても変化する。このため、流速が一定でも空気の温度等が変化すればバイアス電圧Ｖｒｅｆも変化することになり、空気の温度などが変化するような場合には正確な流速検知は出来ない。そこで、本実施形態８では、図２１に示す回路図のように、固定抵抗Ｒ３７の代わりに、下流側感温抵抗体３４ａを用いる。このときバイアス電圧Ｖｒｅｆは次式で表される。
Ｖｒｅｆ＝Ｒ３４ａ・Ｖｃ／（Ｒ３４ａ＋Ｒ３３ａ）＝１・Ｖｃ／｛１＋（Ｒ３３ａ／Ｒ３４ａ）｝ …（９）
【００５０】
上流側感温抵抗体３３ａは、流速が増大するとともにその温度は低下し、抵抗値Ｒ３３ａも低下する。また、下流側感温抵抗体３４ａは、流速が増大するとともにその温度は若干上昇し、抵抗値Ｒ３４ａも上昇する。このため式（１２）で表されるバイアス電圧Ｖｒｅｆは流速が増大するとともに大きくなる。よって式（４）で表される出力電圧Ｖｏｕｔは、流速が増大すると、このバイアス電圧Ｖｒｅｆの増大効果も含んだ形で大きくなり、バイアス電圧Ｖｒｅｆが固定されている場合に比べ、出力電圧Ｖｏｕｔの流量依存性は大きくなり、センサの感度も向上し、測定可能流速範囲も拡大する。
【００５１】
さらに、流速以外の条件によりＲ３３ａが変化した場合、同じ材質で同じ方法により形成されたＲ３４ａも同様に変化するため、バイアス電圧Ｖｒｅｆは変化しない。例えば、空気の温度が上昇して上流側感温抵抗体３３ａの抵抗値が１０％増加したとすれば、下流側感温抵抗体３４ａの抵抗値も１０％増加するため、両者の変化はキャンセルされ、バイアス電圧Ｖｒｅｆは一定に保たれる。このように、本実施の形態８によれば、バイアス電圧Ｖｒｅｆを流速によってのみ変化させ、空気の温度などその他の因子には依存しないようにでき、空気の温度などが変化する場合にも使用できる。
【００５２】
実施の形態９．
図２２は本発明の実施の形態９を示す上面図、図２３は図２２のＡ−Ａ´線断面図である。図において、シリコン基板１の薄肉部３に、発熱抵抗体５、その上流側に感温抵抗体６、および下流側に感温抵抗体７がそれぞれ形成されている。抵抗体５，６，７は薄肉部３の下流側に偏った位置に形成されているため、上流側感温抵抗体６から薄肉部３の上流側エッジ部までの距離は、下流側感温抵抗体７から薄肉部３の下流側エッジ部までの距離よりも大きくなっている。
【００５３】
このように、抵抗体５，６，７を薄肉部３の下流側に偏った位置に形成することにより、上流側感温抵抗体６の流速増大による温度降下を大きくでき、また下流側感温抵抗体７の流速増大による温度上昇も大きくできる。
【００５４】
このことを裏付ける実験結果を図２４，２５，２６に示す。この実験は、図２４に示すような薄肉部３の幅の異なる２種類の流速センサに実際に空気の流れを与え、上流側、及び、下流側感温抵抗体６，７の温度の流速による変化を調べたものである。その結果が図２５と図２６で、図２５は２つのセンサの上流側感温抵抗体６の流速による温度変化を比較したグラフ、図２６は２つのセンサの下流側感温抵抗体７の流速による温度変化を比較したグラフである。
【００５５】
図２５を見ると、薄肉部３の幅が大きい方が上流側感温抵抗体６の温度変化が大きいことが判る。つまり、上流側感温抵抗体６の温度変化を大きくするには薄肉部３の幅が大きい方が有利である。また、図２６を見ると、薄肉部３の幅が小さい方が下流側感温抵抗体７の温度変化が大きいことが判る。つまり、下流側感温抵抗体７の温度変化を大きくするには薄肉部３の幅が小さい方が有利である。
【００５６】
以上の実験結果から、図２２のように薄肉部３の下流側に偏った位置に抵抗体５，６，７を形成することにより、上流側感温抵抗体６と下流側感温抵抗体７の温度変化を、抵抗体５，６，７が薄肉部の中央にあるときよりも大きくすることができ、両者の温度差もより大きな値が得られる。その結果、センサの感度を向上させ、測定可能流速範囲を拡大することが出来る。
【００５７】
【発明の効果】
本発明の第１の構成である熱式流速センサによれば、薄肉部が形成された半導体基板と、この薄肉部に形成された発熱部と、同じく薄肉部に形成され、前記発熱部の上流側および下流側にそれぞれ配置された上流側および下流側温度検出部と、前記発熱部の極めて近傍に設けられた第３の温度検出部を備えるとともに、前記上流側温度検出部より上流側に流体温度検出部を備え、前記発熱部を前記流体温度検出部により検出された流体温度に対して定温度差駆動した時に前記上流側温度検出部、下流側温度検出部、および第３の温度検出部との間に生じる温度差から流速を検出するようにしたので、流体温度検出部の温度低下による発熱部の温度低下分が出力に加味され、センサの感度向上と測定可能流速範囲の拡大が実現できる。
【００５８】
また、本発明の第２の構成である熱式流速センサによれば、薄肉部が形成された半導体基板と、この薄肉部に形成された発熱部と、同じく薄肉部に形成され、前記発熱部の上流側および下流側にそれぞれ配置された上流側および下流側温度検出部と、発熱部の上流側近傍に設けられた第４の温度検出部を備えるとともに、前記上流側温度検出部より上流側に流体温度検出部を備え、前記発熱部を前記流体温度検出部により検出された流体温度に対して定温度差駆動した時に生じる前記上流側温度検出部と下流側温度検出部との温度差から得られる信号により空気流速を検出する熱式流速センサにおいて、前記温度差信号に増幅を施す際に、その利得を前記第４の温度検出部の抵抗値によって変化させるようにしたので、利得の持つ流量依存性の分だけセンサの感度を向上させることができ、測定可能流速範囲も拡大できる。
【００５９】
また、本発明の第３の構成である熱式流速センサによれば、薄肉部が形成された半導体基板と、この薄肉部に形成された発熱部と、同じく薄肉部に形成され、前記発熱部の上流側および下流側にそれぞれ配置された上流側および下流側温度検出部と、発熱部の上流側近傍に設けられた第４の温度検出部を備えるとともに、前記上流側温度検出部より上流側に流体温度検出部を備え、前記発熱部を前記流体温度検出部により検出された流体温度に対して定温度差駆動した時に生じる前記上流側温度検出部と下流側温度検出部との温度差から得られる信号により空気流速を検出する熱式流速センサにおいて、前記上流側、および下流側温度検出部の温度を検出するために流す電流値を前記第４の温度検出部の抵抗値によって変化させるようにしたので、電流の持つ流量依存性の分だけセンサの感度を向上させることができ、測定可能流速範囲も拡大できる。
【００６０】
また、本発明の第４の構成である熱式流速センサによれば、薄肉部が形成された半導体基板と、この薄肉部に形成された発熱部と、同じく薄肉部に形成され、前記発熱部の上流側および下流側にそれぞれ配置された上流側および下流側温度検出部と、発熱部の上流側近傍に設けられた第４の温度検出部を備えるとともに、前記上流側温度検出部より上流側に流体温度検出部を備え、前記発熱部を前記流体温度検出部により検出された流体温度に対して定温度差駆動した時に生じる前記上流側温度検出部と下流側温度検出部との温度差から得られる信号により空気流速を検出する熱式流速センサにおいて、前記温度差信号に加えるバイアス信号を前記第４の温度検出部の抵抗値によって変化させるようにしたので、バイアス信号の持つ流量依存性の分だけセンサの感度を向上させることができ、測定可能流速範囲も拡大できる。
【００６１】
また、本発明の第５の構成である熱式流速センサによれば、薄肉部が形成された半導体基板と、この薄肉部に形成された発熱部と、同じく薄肉部に形成され、前記発熱部の上流側および下流側にそれぞれ配置された上流側および下流側温度検出部と、発熱部の上流側および下流側にそれぞれ設けられた第４および第５の温度検出部を備えるとともに、前記上流側温度検出部より上流側に流体温度検出部を備え、前記発熱部を前記流体温度検出部により検出された流体温度に対して定温度差駆動した時に生じる前記上流側温度検出部と下流側温度検出部との温度差から得られる信号により空気流速を検出する熱式流速センサにおいて、前記第４，第５の温度検出部の抵抗値を用いて流速以外の原因による請求項２から４に記載の利得、電流、バイアス信号の変動を相殺するようにしたので、空気の流速以外の条件が変化する場合でも正確な流速検知ができる。
【００６２】
また、本発明の第６の構成である熱式流速センサによれば、薄肉部が形成された半導体基板と、この薄肉部に形成された発熱部と、同じく薄肉部に形成され、前記発熱部の上流側および下流側にそれぞれ配置された上流側および下流側温度検出部を備えるとともに、前記上流側温度検出部より上流側に流体温度検出部を備え、前記発熱部を前記流体温度検出部により検出された流体温度に対して定温度差駆動した時に生じる前記上流側温度検出部と下流側温度検出部との温度差から得られる信号により空気流速を検出する熱式流速センサにおいて、前記発熱部と温度検出部を前記薄肉部上の空気の流れに対して下流側に偏った位置に配置するようにしたので、上流側温度検出部と下流側温度検出部の温度変化をより大きくすることができ、両者の温度差もより大きな値が得られ、センサの感度を向上させ、測定可能流速範囲を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１を示す上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ′線断面図である。
【図３】基本的な定温度差駆動回路の簡略図である。
【図４】基本的な温度差検出回路の簡略図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係わる温度差検出用回路の簡略図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係わる流速による各抵抗の電圧変化を表したグラフである。
【図７】本発明の実施の形態１に係わる温度差検出用回路の簡略図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係わる温度差検出用回路の簡略図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係わる温度差検出用回路の簡略図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係わる温度差検出用回路の簡略図である。
【図１１】本発明の実施の形態２，３を示す上面図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ′線断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係わる温度差検出用回路の簡略図である。
【図１４】本発明の実施の形態３に係わる定電流供給回路の簡略図である。
【図１５】本発明の実施の形態４に係わる定電流供給回路の簡略図である。
【図１６】本発明の実施の形態５に係わるバイアス電圧供給回路の簡略図である。
【図１７】本発明の実施の形態６を示す上面図である。
【図１８】図１７のＡ−Ａ′線断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態６に利用される温度差検出回路の簡略図である。
【図２０】本発明の実施の形態７に係わる定電流供給回路の簡略図である。
【図２１】本発明の実施の形態８に係わるバイアス電圧供給回路の簡略図である。
【図２２】本発明の実施の形態９に係わる上面図である。
【図２３】本発明の実施の形態９に係わる断面図である。
【図２４】本発明の実施の形態９を裏付ける実験結果を示す図である。
【図２５】本発明の実施の形態９を裏付ける実験結果を示す図である。
【図２６】本発明の実施の形態９を裏付ける実験結果を示す図である。
【図２７】従来例を示す断面図である。
【図２８】図２７の上面図である。
【図２９】従来例に係わる感温抵抗体温度の流速依存性を示す図である。
【図３０】従来例に係わる感温抵抗体の温度差の流速依存性を示す図である。
【図３１】従来例に係わるヒーター温度制御回路図である。
【図３２】従来例に係わる温度差検出回路図である。
【図３３】従来例に係わる薄肉部の熱伝達模式図である。
【図３４】別の従来例に係わる感温抵抗体温度の流速依存性である。
【符号の説明】
１シリコン基板、２空気スペース、３薄肉部、５発熱抵抗体、６上流側感温抵抗体、７下流側感温抵抗体、８流体温度検出用感温抵抗体、１１発熱抵抗体温度検出用感温抵抗体、３３ａ，ｂ上流側感温抵抗体、３４ａ，ｂ下流側感温抵抗体。

Claims

薄肉部が形成された半導体基板と、この薄肉部に形成された発熱部と、同じく薄肉部に形成され、前記発熱部の上流側および下流側にそれぞれ配置された上流側および下流側温度検出部と、前記発熱部の極めて近傍に設けられた第３の温度検出部を備えるとともに、前記上流側温度検出部より上流側に流体温度検出部を備え、前記発熱部を前記流体温度検出部により検出された流体温度に対して定温度差駆動した時に前記上流側温度検出部、下流側温度検出部、および第３の温度検出部との間に生じる温度差から流速を検出するようにしたことを特徴とする熱式流速センサ。
薄肉部が形成された半導体基板と、この薄肉部に形成された発熱部と、同じく薄肉部に形成され、前記発熱部の上流側および下流側にそれぞれ配置された上流側および下流側温度検出部と、発熱部の上流側近傍に設けられた第４の温度検出部を備えるとともに、前記上流側温度検出部より上流側に流体温度検出部を備え、前記発熱部を前記流体温度検出部により検出された流体温度に対して定温度差駆動した時に生じる前記上流側温度検出部と下流側温度検出部との温度差から得られる信号により空気流速を検出する熱式流速センサにおいて、前記温度差信号に増幅を施す際に、その利得を前記第４の温度検出部の抵抗値によって変化させることを特徴とする熱式流速センサ。
薄肉部が形成された半導体基板と、この薄肉部に形成された発熱部と、同じく薄肉部に形成され、前記発熱部の上流側および下流側にそれぞれ配置された上流側および下流側温度検出部と、発熱部の上流側近傍に設けられた第４の温度検出部を備えるとともに、前記上流側温度検出部より上流側に流体温度検出部を備え、前記発熱部を前記流体温度検出部により検出された流体温度に対して定温度差駆動した時に生じる前記上流側温度検出部と下流側温度検出部との温度差から得られる信号により空気流速を検出する熱式流速センサにおいて、前記上流側、および下流側温度検出部の温度を検出するために流す電流値を前記第４の温度検出部の抵抗値によって変化させることを特徴とする熱式流速センサ。
薄肉部が形成された半導体基板と、この薄肉部に形成された発熱部と、同じく薄肉部に形成され、前記発熱部の上流側および下流側にそれぞれ配置された上流側および下流側温度検出部と、発熱部の上流側近傍に設けられた第４の温度検出部を備えるとともに、前記上流側温度検出部より上流側に流体温度検出部を備え、前記発熱部を前記流体温度検出部により検出された流体温度に対して定温度差駆動した時に生じる前記上流側温度検出部と下流側温度検出部との温度差から得られる信号により空気流速を検出する熱式流速センサにおいて、前記温度差信号に加えるバイアス信号を前記第４の温度検出部の抵抗値によって変化させることを特徴とする熱式流速センサ。
薄肉部が形成された半導体基板と、この薄肉部に形成された発熱部と、同じく薄肉部に形成され、前記発熱部の上流側および下流側にそれぞれ配置された上流側および下流側温度検出部と、発熱部の上流側および下流側にそれぞれ設けられた第４および第５の温度検出部を備えるとともに、前記上流側温度検出部より上流側に流体温度検出部を備え、前記発熱部を前記流体温度検出部により検出された流体温度に対して定温度差駆動した時に生じる前記上流側温度検出部と下流側温度検出部との温度差から得られる信号により空気流速を検出する熱式流速センサにおいて、前記第４，第５の温度検出部の抵抗値を用いて流速以外の原因による請求項２から４に記載の利得、電流、バイアス信号の変動を相殺することを特徴とする熱式流速センサ。
薄肉部が形成された半導体基板と、この薄肉部に形成された発熱部と、同じく薄肉部に形成され、前記発熱部の上流側および下流側にそれぞれ配置された上流側および下流側温度検出部を備えるとともに、前記上流側温度検出部より上流側に流体温度検出部を備え、前記発熱部を前記流体温度検出部により検出された流体温度に対して定温度差駆動した時に生じる前記上流側温度検出部と下流側温度検出部との温度差から得られる信号により空気流速を検出する熱式流速センサにおいて、前記発熱部と温度検出部を前記薄肉部上の空気の流れに対して下流側に偏った位置に配置することを特徴とする熱式流速センサ。