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JPS58140604A - 温度補償回路付き集積化センサ - Google Patents

温度補償回路付き集積化センサ

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Publication number
JPS58140604A
JPS58140604A JP57022633A JP2263382A JPS58140604A JP S58140604 A JPS58140604 A JP S58140604A JP 57022633 A JP57022633 A JP 57022633A JP 2263382 A JP2263382 A JP 2263382A JP S58140604 A JPS58140604 A JP S58140604A
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JP
Japan
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point
semiconductor strain
circuit
temperature compensation
voltage
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JP57022633A
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JPH038482B2 (ja
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Hideo Sato
秀夫 佐藤
Motohisa Nishihara
西原　元久
Kazuji Yamada
一二 山田
Kiyomitsu Suzuki
清光 鈴木
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=12088230&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JPS58140604(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Priority to EP83101281A priority patent/EP0086462B2/en
Priority to DE8383101281T priority patent/DE3373344D1/de
Priority to US06/466,027 priority patent/US4480478A/en
Publication of JPS58140604A publication Critical patent/JPS58140604A/ja
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    • 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
    • G01L9/02—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 by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
    • G01L9/06—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 by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of piezo-resistive devices
    • G01L9/065—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 by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of piezo-resistive devices with temperature compensating means

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体歪ゲージを用いたブリッジ回路の零点温
度補償に関する。
ピエゾ抵抗効果を応用した半導体歪ゲージは公知のごと
く、歪に対して極めて感度が高いばかりでなく、ヒステ
ノシスがない、リニアリティが良い、小型にできるなど
の利点のため広く利用されている。しかし、半導体でる
るため、温度変化に対して、敏感に抵抗値やピエゾ抵抗
係数が変化する。このため、零点や、出力感度が著しい
温度影＊１生じ、これが半導体歪ゲージの唯一の欠点で
おる。
従って、半導体歪ゲージを温度変化を伴う雰囲気中で使
用する場合は適切な温度補償を行なわないと半導体歪ゲ
ージの純粋な歪量を検知することができない。ここに、
半導体歪ゲージ使用に際して温度補償の必要性かめる。
半導体歪ゲージをブリッジに構成し、検出器として使用
する場合のｍｉ楠償としては、一般に、歪に対して、ピ
エゾ抵抗効果が互に逆方向に生ずるゲージをブリッジの
相隣る２辺に配置するとともに、感度の温度補償の九め
、サーシスタ等で構成する感度補償回路をブリッジと直
列に接続し、ブリ、クジの印加電圧が正の温Ｕ％性とな
るように考慮する。
これにより感度の温度補償は十分でるるか、半導体歪ゲ
ージのｓ度変化による抵抗変化が−Ｊ−でなければ温度
による抵抗変化分の相互相殺の効果は十分ではなく完全
な温度補償は得られない。
しかし、実際には、拡散濃度のばらつきゃ抵抗パターン
のずれなどで同一の温度抵抗特性をもった半導体歪ゲー
ジを得ることは難しく、ゲージ間の温度抵抗特性にアン
バランスが生ずることはさけられない。
従って、より正確に半導体歪ゲージの歪による抵抗値変
化會秘出するためには、前記の様なブリッジ構成にした
後、更に、零点温度袖慣會行なう必要がおる。
この零点温度補償は、一般に、ブリッジの相隣る２辺に
組込んだ半導体歪ゲージの一方に、半導体歪ゲージの温
度抵抗特性を他のゲージと一致させるに必要な固定抵抗
を直、並列に接続することが知られている。しかし、こ
の場合、直、並列抵抗値の算出に複雑な計算を必要とし
、艷に、直列抵抗會接続するため、圧力センサ部と周辺
回路の接続数が５力所以上となる欠点がるり、厚膜回路
技術等で集積化センサを製造することが困難でめった。
そこで、本発明者らは、上記欠点を取り除くため、従来
の方法とは別の方法を求め研究を重ねた結果、簡単にし
て効果大なる温度補償付集積化センサの製作に成功した
ものでるる。
本発明はブリッジの４辺に半導体歪ゲージを組込んだ方
式のブリッジ回路の温度補償を実現し、厚膜回路技術で
容易に集積化できることを％黴とする温度補償付集積化
センナに関すφ。
まず、本発明の前提となつ友温度補償の原理について述
べる。
第１図は半導体位ゲージＧ、〜Ｇ４會ブリッジに構成し
、プリクジ回路１とサーシスタＲｙ璽と固定抵抗Ｒｖい
Ｒａｇから成る感度温度補償回路２を直列に接続し、感
度の温度補償を施した状態を示す。ＶＩＮは人力電源電
圧であり、Ｖｏは出力電圧である。
該ブリッジ回路の感度の温良係数は該半導体歪ゲージを
拡散形成したときの不純物濃度で若干異なるが、約−２
０００ｐＰｍ／　’Ｃでるる。これを補償する該悪政温
度補償回路のインピーダンスは、該サーシスタＲ？璽の
効果で、高温で小さくなり、低温で犬きくなる。従って
、該固定抵抗Ｒ８ｓ　、Ｒａｇを適当な値にすることで
、該圧力センサの点ａ。
０間の電圧■ム會＋２０００　ｐｐｍ／　Ｃの温度係数
にでき感度の温度補償を実現できる。
次に、該半導体歪ケージが無歪状態で、雰囲気温度がｔ
ｌからｔ、に変化したときの該Ｇ、〜Ｇ４の抵抗値がそ
れぞれ、Ｒ３１からＲ１，に、鳥、からＲ□に、′ｆＬ
ｓ１からＲ１１ｔに、Ｒ，、からＲｏに変化したとする
と、それらの変化はほぼ直線的に埃われ、雰囲化温ｔＴ
と該半導体歪ゲージの抵抗Ｒの関係は第２図の特性線ｇ
、〜ｇ、によって示される。
第１図に示す回路構成で該半導体φゲージを無全状態に
したときの出力電圧Ｖｏが雰囲気温度の影響を受けない
ためには、当然ｇ１〜ｇ４は一致し１本の特性線となる
ことが必要である。しかし、ケ これは既述のごとく困難であり、実際には第２図のごと
く４本の異なつ九特性線として示される。
ところで、従来の零点温度補償は、該半導体歪ゲージと
直、並列に固定抵抗ｔｉ続し、みかけ上ｇ１〜ｇｉｋ一
致させんとする試みがなされてきたが、発明者らは必ず
しもｇ、〜ｇａｋ一致させなくても、該ａ、ｃ間の電圧
ＶＡが２０００ｐｐｍ／Ｔの温度係数であることに着目
し、圧力センサの出力点すあるいはｄと所足電圧点を抵
抗を介して接続することによって零点温度補償を補償し
ようと試みた。
本発明の一実施例を第３図に示す。該図に２いて、感度
温度補償回路１、ブリッジ回路２Ｆｉ第１図と等しい。
零点ｍ度補償回路３は抵抗Ｒｚｌ〜Ｒｇで構成し、入力
電源電圧會Ｒｚ１、Ｒｚｌで分割し、点ｅに基準電圧を
得るとともに、＃ｅとブリッジ回路の一方の出力点ｂｋ
　Ｒｔｓ　ｋ介して接続する。
ここで、零点温度補償をしない状態（Ｖｚ＝ｏｏ）で、
雰囲気温度がｔｌに変化したとき、ブリッジ回路の点ａ
、ｃ間の電圧はＶム１から■ム！に、出力電力はＶｏｌ
から■−に変化したとすると、それらの変化はほぼ直線
的に埃われる。雰囲気温度１゛と出力電圧の関係は第４
図の特性線ｆ１によって示される。
次に、ｔｌで点ｅ、　ｂｌｖｌの電圧が零にするようＲ
ｚｌおるいはＲｚｔ　′（＋−調整する。これで、ｔ、
ではＲ勾を小さくしても出力電圧はＶｏ、である。次に
、ｔ、では点すの電圧は点ａの電圧より島くなるためＩ
ｌ飄、により、出力電圧はＶｏ鵞よりも太きくなる。
この量はほぼＲｇに反比例する。従って、ｔ、で出力電
圧ＶｏがＶｏｌになるようＲｚＢを調整することによっ
て、第４図の特性線ｆ、のように、零点の変化を補償で
きる。
補償抵抗Ｒｚｌは次式でも求めること力玉できる。
（１）式と第４図より分かるようＶｏｌ　　Ｖｏｌ力；
正のとき￥ｉ　ＹＬｓが負になり、実現不可能である力
；、このときはＲｚｍｔｋ点ｅと点６間に接続すること
で補償できることは容易に分かる。
本発明の一実施例によれは、フ゛１ノクジ回路と周辺回
路の接続数１に４ケ所で、複雑な計算を会費としないで
零点の温度補償ができる。この結果、高ｎ度、ｆｉｌ＋
信頼性、低コストの温良補償付集積１ヒセンサが得られ
る。
第５図に他の実施例を示す。基本構成は第３図の一実施
例と同じであるので説明は省略する。第３図と異なるの
は、半導体歪ケージＧ３と並夕ＩＪに固定抵抗Ｒｐｔ”
接続している点でめる。これによりＧ、の温度抵抗特性
を等倹約に変（Ｉｌ、させ、各々の半導体歪ゲージの温
度抵抗特性のアンバランスがめっても補償前の零点温度
特性は全て負のｆＭ匿係数にし、零点温度補償をする。
本発明においても、ｗＪ３図の一実施例と同様な利点が
ある。更に、本発明によれば、Ｒ２，の接続を変えるこ
となしに零点補償できる利点がめる。
本発明によればブリッジ回路と周辺回路部を４ケ所で、
更に、簡単な回路構成で零点の温度補償ができる。この
結果、高精度、高信頼性、低コストの温度補償付集積化
センサが得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は一般的な温度補償回路図、第２図は４個の半導
体歪ゲージの温ＦｊＬ変化による抵抗変化を示す図、第
３図は本発明の一実施例會示す図、第４図は温度補償効
果を示す図、第５図は本発明の他の実施例を示す図でろ
る。 ０１〜Ｇ、・・・半導体歪ゲージ、１・・・感度温度補
償回路、２・・・ブリッジ回路、３・・・零点温度補償
回路、茅　１　目 ￥　２　目 ｔ、　　　　　ｌｚ　　　Ｔ ８３圀 竿　＋　図 か　　　　ｉｚ　　　　Ｔ 茅、５″　図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、両端が接続された２つの脚の中点と鉄脚の一端との
    間に半導体歪ゲージを含むブリッジ回路と、該ブリッジ
    回路の感度の温度補償（ロ）路を具備する増幅回路にお
    いて、該歪ケージが所定温度状態にめるとき鉄脚の中点
    電位にほぼ等しい電圧を発生する手段を付加し、鉄脚の
    いずれか一方の中点と該電圧点とを抵抗体を介して接続
    してｍ成し、前記ブリッジ回路の零点出力の温度補償を
    行なうこと１に％黴とする半導体歪ゲージ用温度補償回
    路。 ２、特許請求の範囲第１項記載の発明において、前記２
    つの脚の中点とそれぞれの電圧点を２つの抵抗体會介し
    てそれぞれ接続して構成し、前記ブリッジ回路の零点出
    力の温度補償を行なうことを％徴とする半導体歪ゲージ
    用温度補償回路。 ３、特許請求の範囲第１ｆＡ記載の発明において、いず
    れか一方の脚の中点と鉄脚の一方の端との間に半導体歪
    ケージと並列に抵抗体を接続して構成し、前記ブリッジ
    回路の零点出力の温度補償を行なうこと′に特徴とする
    半導体歪ゲージ用温度補償回路。
JP57022633A 1982-02-17 1982-02-17 温度補償回路付き集積化センサ Granted JPS58140604A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61215936A (ja) * 1985-03-22 1986-09-25 Yokogawa Electric Corp 半導体圧力変換器
JPS6220305U (ja) * 1985-07-20 1987-02-06
JPH02257017A (ja) * 1988-09-06 1990-10-17 Delco Electron Corp 温度補償回路

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8314846D0 (en) * 1983-05-27 1983-07-06 Bell & Howell Co Temperature controlled electronic devices
JPS6184535A (ja) * 1984-10-03 1986-04-30 Seiko Instr & Electronics Ltd 水晶式気体圧力計
US4672853A (en) * 1984-10-30 1987-06-16 Burr-Brown Corporation Apparatus and method for a pressure-sensitive device
IT206726Z2 (it) * 1985-09-17 1987-10-01 Marelli Autronica Dispositivo misuratore di pressione
JPH0797010B2 (ja) * 1986-03-26 1995-10-18 株式会社日立製作所 半導体歪ゲ−ジブリツジ回路
US4798093A (en) * 1986-06-06 1989-01-17 Motorola, Inc. Apparatus for sensor compensation
JPH0691265B2 (ja) * 1986-08-01 1994-11-14 株式会社日立製作所 半導体圧力センサ
US4766763A (en) * 1987-05-05 1988-08-30 Kulite Semiconductor Products, Inc. Gas leak detection apparatus and methods
US4800759A (en) * 1987-08-31 1989-01-31 Yokogawa Electric Corporation Semiconductor pressure converter
DE3908795A1 (de) * 1989-03-17 1990-09-20 Bosch Gmbh Robert Verfahren und vorrichtung zur messung einer mechanischen verformung
US5099695A (en) * 1990-04-23 1992-03-31 Smc Corporation Pressure detection apparatus
JPH05256716A (ja) * 1992-03-13 1993-10-05 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
FR2703155B1 (fr) * 1993-03-25 1995-06-09 Aerospatiale Système intégré pour mesures de pression multivoie et procédé de mesures correspondant.
US5568815A (en) * 1994-11-21 1996-10-29 Becton Dickinson And Company Self-powered interface circuit for use with a transducer sensor
JPH11511849A (ja) * 1994-12-02 1999-10-12 ゲッティンゲ アーベー 圧力センサにおける温度補償方法
US5708190A (en) * 1996-04-02 1998-01-13 Ssi Technologies, Inc. Gas concentration sensor
KR100206652B1 (ko) * 1997-06-07 1999-07-01 이종훈 존재응력 측정기기
US6700473B2 (en) * 2000-02-14 2004-03-02 Kulite Semiconductor Products, Inc. Pressure transducer employing on-chip resistor compensation
US6725165B1 (en) 2000-08-10 2004-04-20 Autoliv Asp, Inc. Weight measurement system, method and weight sensor
GB2370122B (en) * 2000-12-16 2005-04-27 Senstronics Ltd Temperature compensated strain gauge
US6679100B2 (en) * 2001-03-05 2004-01-20 Delphi Technologies, Inc. Spark plug mounted thick film strain gauge
KR100782126B1 (ko) * 2006-01-10 2007-12-05 한국에너지기술연구원 오일에 함유된 유리지방산을 제거하기 위한 텅스텐옥사이드 지르코니아 촉매 및 이의 용도
CN101275876B (zh) * 2007-03-27 2011-05-11 豪威国际控股有限公司 压力传感器信号调理集成电路的桥臂平衡补偿电阻的设计方法
JP2010107500A (ja) * 2008-09-30 2010-05-13 Ngk Spark Plug Co Ltd 圧力検出装置
US7918137B2 (en) * 2009-02-06 2011-04-05 Kulite Semiconductor Products, Inc. Method for temperature compensation of a piezoresistive gaged metal diaphragm
FR3007520A1 (fr) 2013-06-25 2014-12-26 St Microelectronics Crolles 2 Procede de determination d'un champ de contraintes tridimensionnelles d'un objet, en particulier une structure integree, et systeme correspondant
US10101145B2 (en) * 2016-01-19 2018-10-16 Rosemount Aerospace Inc. Passive temperature error compensation for strain gauge pressure sensors

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5070067A (ja) * 1973-10-05 1975-06-11

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB791882A (en) * 1955-01-20 1958-03-12 Rheostatic Co Ltd Improved temperature control device
US3207984A (en) * 1960-11-18 1965-09-21 Gen Dynamics Corp Thermistor and diode bridge circuit for thermal compensation of a resistive load
US3808469A (en) * 1972-10-27 1974-04-30 Bell & Howell Co Temperature compensation circuit for sensor of physical variables such as temperature and pressure
US4233848A (en) * 1978-01-06 1980-11-18 Hitachi, Ltd. Strain gauge pressure transducer apparatus having an improved impedance bridge
JPS55113904A (en) * 1979-02-26 1980-09-02 Hitachi Ltd Method of zero point temperature compensation for strain-electric signal transducer

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5070067A (ja) * 1973-10-05 1975-06-11

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61215936A (ja) * 1985-03-22 1986-09-25 Yokogawa Electric Corp 半導体圧力変換器
JPS6220305U (ja) * 1985-07-20 1987-02-06
JPH02257017A (ja) * 1988-09-06 1990-10-17 Delco Electron Corp 温度補償回路

Also Published As

Publication number Publication date
EP0086462B2 (en) 1994-01-19
US4480478A (en) 1984-11-06
JPH038482B2 (ja) 1991-02-06
DE3373344D1 (en) 1987-10-08
EP0086462A2 (en) 1983-08-24
EP0086462A3 (en) 1984-08-01
EP0086462B1 (en) 1987-09-02

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