JP3462225B2 - Semiconductor yaw rate sensor - Google Patents
Semiconductor yaw rate sensorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体ヨーレイトセ
ンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ヨーレイトセンサとして圧電セラ
ミックスを利用したものが自動車の姿勢制御や民生のビ
デオカメラの手振れ防止用に使用されている。さらに、
特公平３−７４９２６号公報には、回転速度に対応した
力を片持ち梁上に回転軸と垂直になるようにピエゾ抵抗
素子によって検出するようになっている。つまり、片持
ち梁の振動による変形は検出せずに片持ち梁の捩れによ
る変形のみをピエゾ抵抗素子により検出するものであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、用途やコスト
面等において現行のヨーレイトセンサでは十分ではなか
った。そこで、この発明の目的は、新規なる構成を採用
した半導体ヨーレイトセンサを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明は、半導体基板
の一部に当該基板と離間した梁構造を形成し、その梁に
接続された錘の一面と同錘面と対向する基板壁面に交流
電力を加えて静電気により錘を励振させ、当該錘の励振
方向に対し直交する軸方向において錘の一面と同梁面と
対向する基板壁面に電極を対向配置して前記基板壁面の
電極から当該対向電極間の容量の変化に伴う信号を出力
する半導体ヨーレイトセンサにおいて、前記錘は１つで
あり、クロック信号を発生するクロック発生回路と、コ
リオリ力による前記錘の変位が発生した場合に、前記ク
ロック発生回路にて生成される異なる２つの期間Ｔ１，
Ｔ２において前記基板壁面の電極からの異なる出力値を
有する出力信号をそれぞれサンプルホールドするサンプ
ルホールド回路と、前記２つの期間Ｔ１，Ｔ２において
それぞれサンプルホールドされた前記出力信号の差を算
出し、該差に基づいて前記錘の励振方向に対し直交する
軸方向に働くヨーレイトを算出する算出回路とを備えた
半導体ヨーレイトセンサをその要旨とするものである。
【０００５】
【作用】梁の先端に形成した錘の一面と対向する基板壁
面に交流電力を加えて静電気により錘を励振させる。そ
の状態で、錘の励振方向に対し直交する軸方向において
対向電極間の容量の変化が電気的に検出されて同方向に
働くヨーレイトが検出される。
【０００６】
【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に従って説明する。図１には、半導体ヨーレイトセンサ
の平面図を示し、図２には図１のＡ−Ａ断面図を示す。
また、図１０は本発明の原理説明図である。尚、以下の
説明において三次元方向を表すに際し、図１での左右方
向をＸ軸方向とし、上下方向をＹ軸方向とし、紙面に直
交する方向をＺ軸方向とする。
【０００７】シリコン基板１は平板で、かつ長方形に形
成されている。そのシリコン基板１の中央部分には長方
形の凹部２（深さ；Ｔ）が形成されている。その凹部２
の内部において図中左側面からはビーム３が延設され、
同ビーム３は幅狭（幅；ＷＢ）となっている。ビーム３
の先端には錘部４が形成され、錘部４はビーム３よりも
幅広で、かつ正方形状となっている。ビーム３と錘部４
とは同一の厚みとなっている。又、錘部４の一側面（図
１での上面）と凹部２の内壁とは僅かに離間している
（距離ｄ１）。同様に、錘部４の他側面（図１での下
面）と凹部２の内壁とは僅かに離間している（距離ｄ
１）。同様に、錘部４の底面（図２での下面）と凹部２
の底面とは僅かに離間している（距離ｄ２）。
【０００８】このように、本センサは片持ち梁構造とな
っている。この構造は、表面マイクロマシニング技術を
用いて犠牲層エッチング等で距離ｄ２を有する隙間が形
成されている。
【０００９】又、ビーム３は、電極となる錘部４に対す
る配線領域をなしている。凹部２の底面における錘部４
との対向面には電極部５が形成されるとともに、電極部
５に対向する部分、即ち、錘部４自身が電極となってい
る。さらに、凹部２の内側壁における錘部４との対向面
（図１での凹部２の上側の面）には電極部６が形成され
るとともに、電極部６に対向する部分、即ち、錘部４自
身が電極となっている。電極５は、静電気を与える電極
である。又、電極６は錘部４の変位を検出するため電極
であり、錘部４との間で容量を形成するためのものであ
る。この構造において、錘部４，電極５，６はそれぞれ
絶縁されている。つまり、この発明は、図１０に示すよ
うに、半導体基板の一部に当該基板と離間した梁構造を
形成し、その梁の先端に形成した錘の一面と同錘面と対
向する基板壁面に交流電力を加えて静電気により錘を励
振させ、当該錘の励振方向に対し直交する軸方向におい
て錘の一面と同梁面と対向する基板壁面に電極を対向配
置して当該対向電極間の容量の変化を電気的に検出して
同方向に働くヨーレイトを検出するものである。
【００１０】図３には、半導体ヨーレイトセンサの電気
回路図を示す。電極６と錘部４とによりコンデンサ部７
が形成され、同コンデンサ部７の錘部４側には発振器８
が接続されている。又、コンデンサ部７の電極６側には
インピーダンスＺＬが接続され、同インピーダンスＺＬ
はコンデンサ９と抵抗１０から構成されている。さら
に、コンデンサ９には電源１１が接続されている。
【００１１】インピーダンスＺＬの一端にはインピーダ
ンス変換用オペアンプ１２が接続されている。よって、
コンデンサ部７での容量変化に伴うα点での電圧変化が
オペアンプ１２にてインピーダンス変換される。ここ
で、図２の電極５と錘部（電極）４との間に、図４に示
す交流電圧Ｖｓ（＝Ｖ・ｓｉｎωｓｔ）が印加される。
【００１２】図３のオペアンプ１２の出力は反転増幅回
路１３に接続されている。反転増幅回路１３はオペアン
プ１４と抵抗１５，１６とから構成されている。そし
て、反転増幅回路１３によりインピーダンス変換用オペ
アンプ１２からの信号が反転増幅される。
【００１３】一方、クロック発生回路１７は、電圧調整
器１８と２つのコンパレータ１９，２０と電源２１，２
２とノアゲート２３と抵抗２４とコンデンサ２５とから
構成されている。そして、クロック発生回路１７にて図
６でのサンプルホールド期間Ｔ１，Ｔ２が生成される。
【００１４】サンプルホールド回路２６は、２つのオペ
アンプ２７，２８と、スイッチ２９，３０，３１，３２
と、コンデンサ３３，３４，４７，４８とから構成され
ている。そして、クロック発生回路１７によるサンプル
ホールド期間Ｔ１，Ｔ２においてスイッチ２９，３０，
３１，３２が開閉動作され、この期間内でサンプルホー
ルドが行われる。
【００１５】差動増幅回路３５は、オペアンプ３６，３
７，３８と抵抗３９，４０，４１，４２，４３．４４，
４５と電源４６とから構成されている。そして、サンプ
ルホールド回路２６の出力値のうちのサンプルホールド
期間Ｔ１，Ｔ２ での各出力値の差分が算出され、その
差分値が増幅される。
【００１６】そして、オペアンプ３８の出力端子にてセ
ンサ出力Ｖｏｕｔが得られるようになっている。次に、
このように構成した半導体ヨーレイトセンサの作用を説
明する。
【００１７】図２の電極５と錘部（電極）４との間に、
交流電圧Ｖｓ（＝Ｖ・ｓｉｎωｓｔ）を印加する。ここ
で、ωｓは回転角速度である。よって、次式による静電
気力ＦＥが発生する。
【００１８】
ＦＥ＝ε０・Ｓ・Ｖｓ ２／２ｄ２・・・（１）
そして、Ｚ方向に次式の変位が発生する。
【００１９】
【数１】
【００２０】・・・（２）
ここで、ε０は誘電率、Ｓは対向電極面積、ｄは電極間
距離、Ｌはビームの長さ、Ｌｍは錘部４の長さ、Ｉｚ
はＺ軸方向のビーム３の断面積二次モーメント、Ｅはヤ
ング率である。
【００２１】前記（２）式を時間ｔにて微分すると速度
Ｖｚは
Ｖｚ＝ｄＤｚ／ｄｔ・・・（３）
で表されるように振動する。
【００２２】この時、Ｚ軸と直交するＸ軸に回転角速度
ωが加わった時、コリオリの力Ｆｃ
Ｆｃ＝２ｍＶｚω・・・（４）
がＹ軸方向に発生する。
【００２３】ただし、ｍは錘部４の質量である。コリオ
リの力ＦｃによりＹ軸方向に変位ＤＹが発生し、次式で
表される。
【００２４】
【数２】
【００２５】・・・（５）
ここで、ＩＹはＺ軸方向の断面二次モーメントである。
これにより電極間の容量Ｃｙが次式で表される。
【００２６】
【数３】
【００２７】・・・（６）
ただし、Ｓｙは対向電極面積であり、ｄｙは対向電極間
隔である。 このＣｙの変化により出力端子（出力電
圧）Ｖｏｕｔには（７）式に示す電圧Ｖωが発生する。
【００２８】
【数４】
【００２９】・・・（７）
つまり、回転角速度ωに対応して出力Ｖωが変化し、角
速度ωがＶωの変化として求められる。
【００３０】次に、この信号の回路処理を図３に基づい
て説明する。錘部４に印加する入力波形は、図４に示す
ように正弦波であり、これにより錘部４にはコリオリの
力により（５）式に示すように図５の入力信号の２倍の
周波数の正弦波に従い変位する。
【００３１】サンプルホールド期間Ｔ１，Ｔ２ におけ
る錘部４の変位をオペアンプ２７，２８でピークホール
ドし、オペアンプ３６，３７でその差分を増幅すること
により角速度ωに対応した電圧出力Ｖｏｕｔが得られ
る。
【００３２】ここで、外乱ノイズとして周波数ｆａ（Ｙ
方向への）の加速度が印加された場合を考える。
ｆａ≪２πωｓ・・・（８）
であれば、図６に示す入力波形に対し図７に示すように
加速度は片側のみの変位とみなせ、出力波形も歪みのな
い波形が現れる。
【００３３】図３の回路処理では、この波形はキャンセ
ルされる。例えば、片持ち梁の固有振動数を４ＫＨｚ以
上とし、ωｓ／２π＝３ＫＨｚとすれば自動車における
加速度の周波数成分は最大で３００Ｈｚ程度であるから
（８）式は成立する。
【００３４】又、温度等による変動はさらに周波数成分
は低いため十分に（８）式は満足する。このようにして
処理回路により（８）式を満足するような外乱ノイズは
ほとんどキャンセルされ、精度の高い角速度検出が可能
となる。
【００３５】このように本実施例では、シリコン基板１
（半導体基板）の一部にシリコン基板１と離間した梁構
造を形成し、その梁の先端に形成した錘の一面と同錘面
と対向する基板壁面に交流電力を加えて静電気により錘
を励振させ、当該錘の励振方向に対し直交する軸方向に
おいて錘の一面と同錘面と対向する基板壁面に電極６を
対向配置して対向電極間の容量の変化を電気的に検出し
て同方向に働くヨーレイトを検出するようにした。この
ようにして、新規なる構成を採用した半導体ヨーレイト
センサとなる。
【００３６】尚、この発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、静電気の印加部位を図８，９に示
すように凹部２の一側面に励振用電極４８を配置し、凹
部２の底面に検出用電極４９を配置してもよい。
【００３７】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、新
規なる構成を採用した半導体ヨーレイトセンサを提供で
きる優れた効果を発揮する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor yaw rate sensor. 2. Description of the Related Art Hitherto, a sensor utilizing piezoelectric ceramics as a yaw rate sensor has been used for controlling the attitude of an automobile or preventing camera shake of a consumer video camera. further,
In Japanese Patent Publication No. 3-74926, a force corresponding to a rotation speed is detected by a piezoresistive element on a cantilever so as to be perpendicular to a rotation axis. That is, only the deformation due to the torsion of the cantilever is detected by the piezoresistive element without detecting the deformation due to the vibration of the cantilever. However, the current yaw rate sensor has not been sufficient in terms of application and cost . Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor yaw rate sensor adopting a novel configuration. According to the present invention , a beam structure is formed on a part of a semiconductor substrate so as to be separated from the substrate, and one surface of a weight connected to the beam and a substrate facing the same weight surface. An AC power is applied to the wall surface to excite the weight by static electricity, and an electrode is arranged to face the substrate wall surface facing the one surface of the weight and the beam surface in an axial direction orthogonal to the excitation direction of the weight, and the electrode on the substrate wall surface In the semiconductor yaw rate sensor that outputs a signal according to a change in the capacitance between the opposed electrodes, the number of the weights is one, and a clock generation circuit that generates a clock signal and a clock generation circuit that generates the clock signal when the weight is displaced by Coriolis force , Two different periods T1, generated by the clock generation circuit.
At T2, different output values from the electrodes on the substrate wall are
Axis and the sample hold circuit for each sampling and holding an output signal, which calculates a difference between the output signals respectively sample and hold in the two periods T1, T2, orthogonal to the driving direction of the weight based on the difference with A gist of the present invention is a semiconductor yaw rate sensor including a calculation circuit for calculating a yaw rate acting in a direction. [0005] AC power is applied to the substrate wall surface facing one surface of the weight formed at the tip of the beam to excite the weight by static electricity. In this state, a change in capacitance between the opposed electrodes is electrically detected in an axial direction orthogonal to the excitation direction of the weight, and a yaw rate acting in the same direction is detected. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of the semiconductor yaw rate sensor, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
FIG. 10 is a diagram illustrating the principle of the present invention. In the following description, when expressing the three-dimensional direction, the left-right direction in FIG. 1 is defined as the X-axis direction, the up-down direction is defined as the Y-axis direction, and the direction orthogonal to the paper is defined as the Z-axis direction. The silicon substrate 1 is formed in a flat plate and a rectangular shape. A rectangular concave portion 2 (depth; T) is formed in a central portion of the silicon substrate 1. The recess 2
Inside, the beam 3 is extended from the left side in the figure,
The beam 3 narrow (width; W B) has become. Beam 3
A weight 4 is formed at the tip of the beam 3, and the weight 4 is wider than the beam 3 and has a square shape. Beam 3 and weight 4
And have the same thickness. Also, one side surface (the upper surface in FIG. 1) of the weight portion 4 and the inner wall of the concave portion 2 are slightly separated (distance d1). Similarly, the other side surface (the lower surface in FIG. 1) of the weight portion 4 and the inner wall of the concave portion 2 are slightly separated (distance d).
1). Similarly, the bottom surface of the weight portion 4 (the lower surface in FIG. 2) and the concave portion 2
Is slightly separated from the bottom surface (distance d2). As described above, the present sensor has a cantilever structure. In this structure, a gap having a distance d2 is formed by sacrificial layer etching or the like using a surface micromachining technique. The beam 3 forms a wiring region for the weight 4 serving as an electrode. Weight 4 at the bottom of recess 2
The electrode portion 5 is formed on the surface facing the above, and the portion facing the electrode portion 5, that is, the weight portion 4 itself is an electrode. Further, an electrode portion 6 is formed on a surface of the inner wall of the concave portion 2 facing the weight portion 4 (an upper surface of the concave portion 2 in FIG. 1), and a portion facing the electrode portion 6, that is, the weight portion 4 itself is an electrode. The electrode 5 is an electrode that applies static electricity. The electrode 6 is an electrode for detecting the displacement of the weight 4 and is for forming a capacitance with the weight 4. In this structure, the weight portion 4, the electrodes 5, 6 are insulated from each other. That is, the present invention is shown in FIG.
As described above, a beam structure separated from the substrate is formed on a part of the semiconductor substrate.
Formed on the top of the beam and one surface of the weight
AC power is applied to the opposite substrate wall to excite the weight by static electricity.
In the axial direction perpendicular to the excitation direction of the weight.
Electrodes are arranged on the wall surface of the substrate facing one surface of the weight and the beam surface.
And electrically detect the change in capacitance between the opposing electrodes.
It detects yaw rate acting in the same direction. FIG. 3 shows an electric circuit diagram of the semiconductor yaw rate sensor. The capacitor portion 7 is formed by the electrode 6 and the weight portion 4.
Is formed, and an oscillator 8 is provided on the weight portion 4 side of the capacitor portion 7.
Is connected. The impedance Z L is connected to the electrode 6 side of the capacitor section 7, the impedance Z L
Is composed of a capacitor 9 and a resistor 10. Further, a power supply 11 is connected to the capacitor 9. [0011] One end of the impedance Z L impedance converting operational amplifier 12 is connected. Therefore,
The voltage change at the point α due to the capacitance change in the capacitor unit 7 is impedance-converted by the operational amplifier 12. Here, between the electrode 5 and the spindle portion (electrode) 4 in FIG. 2, an AC voltage V s (= V · sinω s t) shown in FIG. 4 is applied. The output of the operational amplifier 12 shown in FIG. The inverting amplifier circuit 13 includes an operational amplifier 14 and resistors 15 and 16. Then, the signal from the impedance conversion operational amplifier 12 is inverted and amplified by the inverting amplifier circuit 13. On the other hand, the clock generation circuit 17 comprises a voltage regulator 18, two comparators 19 and 20, and power supplies 21 and
2, a NOR gate 23, a resistor 24, and a capacitor 25. Then, the clock generation circuit 17 generates the sample and hold periods T1 and T2 in FIG. The sample and hold circuit 26 includes two operational amplifiers 27 and 28 and switches 29, 30, 31, and 32.
And capacitors 33, 34, 47 and 48. Then, the switch 29 in sample and hold periods T1, T2 by the clock generation circuit 17,
31 and 32 are opened and closed, and a sample hold is performed during this period. The differential amplifier 35 includes operational amplifiers 36 and 3
7, 38 and resistors 39, 40, 41, 42, 43.44,
45 and a power supply 46. Then, a difference between each output value of the output values of the sample hold circuit 26 in the sample hold periods T1 and T2 is calculated, and the difference value is amplified. Then, a sensor output V out is obtained at an output terminal of the operational amplifier 38. next,
The operation of the semiconductor yaw rate sensor thus configured will be described. Between the electrode 5 and the weight (electrode) 4 in FIG.
AC voltage V s (= V · sinω s t) is applied to. Here, ω s is the rotational angular velocity. Therefore, an electrostatic force FE is generated by the following equation. [0018] F E = ε 0 · S · V s 2 / 2d 2 ··· (1) and, the displacement of the following equation is generated in the Z direction. ## EQU1 ## (2) where ε 0 is the permittivity, S is the area of the counter electrode, d is the distance between the electrodes, L is the length of the beam, Lm is the length of the weight 4, Iz
Is the second moment of area of the beam 3 in the Z-axis direction, and E is the Young's modulus. The velocity V z Differentiating the expression (2) at time t vibrates as represented by V z = dD z / dt ··· (3). [0022] At this time, when the rotational angular velocity omega is applied to the X-axis perpendicular to the Z-axis, Coriolis force Fc Fc = 2mV z ω ··· ( 4) it is produced in the Y-axis direction. Here, m is the mass of the weight 4. A displacement DY occurs in the Y-axis direction due to the Coriolis force Fc, and is expressed by the following equation. ## EQU2 ## (5) where IY is a second moment of area in the Z-axis direction.
Thus the capacitance C y between the electrodes is represented by the following formula. [Mathematical formula-see original document] (6) where S y is the area of the counter electrode and d y is the distance between the counter electrodes. This is the C output terminal (output voltage) by a change in y V out voltage Vω generated as shown in (7). [Equation 4] (7) That is, the output Vω changes in accordance with the rotational angular velocity ω, and the angular velocity ω is obtained as a change in Vω. Next, the circuit processing of this signal will be described with reference to FIG. The input waveform applied to the weight 4 is a sine wave as shown in FIG. 4, and the weight 4 has twice the frequency of the input signal shown in FIG. displaced in accordance with the sine wave. [0031] put to the sample-and-hold period T1, T2
That the displacement of the weight 4 and the peak hold by the operational amplifier 27, the voltage output V out corresponding to the angular velocity ω is obtained by amplifying the difference in operational amplifiers 36 and 37. [0032] In this case, the frequency fa (Y as a disturbance noise
Consider a case in which an acceleration (in the direction) is applied. If fa«2πω s ··· (8), acceleration as shown in FIG. 7 with respect to the input waveform shown in FIG. 6 is regarded as a displacement of only one side, the output waveforms waveform appears undistorted. In the circuit processing of FIG. 3, this waveform is canceled. For example, the natural frequency of the cantilever and over 4 KHz, the frequency components of ω s / 2π = 3KHz Tosureba acceleration in automobiles because it is 300Hz about the maximum (8) is satisfied. Further, the fluctuation due to the temperature and the like further satisfies the expression (8) since the frequency component is further low. Disturbance noise that satisfies this way by to <br/> processing circuit (8) is almost canceled, thereby enabling highly accurate angular velocity detection. As described above, in this embodiment, the silicon substrate 1
A beam structure separated from the silicon substrate 1 is formed on a part of the (semiconductor substrate), and AC power is applied to one surface of the weight formed at the end of the beam and the substrate wall surface facing the same weight surface to excite the weight by static electricity. The electrode 6 is disposed to face one surface of the weight and the substrate wall surface facing the same weight surface in the axial direction orthogonal to the excitation direction of the weight, and a change in capacitance between the counter electrodes is electrically detected to detect the change in capacitance in the same direction. The yaw rate that works on is detected. In this way, a semiconductor yaw rate sensor adopting a new configuration is obtained. The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, as shown in FIGS. A detection electrode 49 may be arranged on the bottom surface of. As described in detail above, according to the present invention, an excellent effect of providing a semiconductor yaw rate sensor adopting a novel configuration is exhibited.
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体ヨーレイトセンサの平面を示す図であ
る。
【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図３】半導体ヨーレイトセンサの電気回路を示す図で
ある。
【図４】入力信号波形を示す図である。
【図５】変位量を示す図である。
【図６】信号波形を示す図である。
【図７】 位量を示す図である。
【図８】別例の半導体ヨーレイトセンサの平面を示す図
である。
【図９】図８のＢ−Ｂ断面を示す図である。
【図１０】本発明の原理説明図である。
【符号の説明】
１ シリコン基板（半導体基板）
６ 電極BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a plan view of a semiconductor yaw rate sensor. FIG. 2 is a diagram showing a cross section taken along line AA of FIG. 1; FIG. 3 is a diagram showing an electric circuit of the semiconductor yaw rate sensor. FIG. 4 is a diagram showing an input signal waveform. FIG. 5 is a diagram showing a displacement amount. FIG. 6 is a diagram showing a signal waveform. FIG. 7 FIG. FIG. 8 is a diagram showing a plane of another example of a semiconductor yaw rate sensor. FIG. 9 is a view showing a BB cross section of FIG . 8 ; FIG. 10 is a diagram illustrating the principle of the present invention. [Description of Signs] 1 Silicon substrate (semiconductor substrate) 6 Electrode
Claims (1)
梁構造を形成し、その梁に接続された錘の一面と同錘面
と対向する基板壁面に交流電力を加えて静電気により錘
を励振させ、当該錘の励振方向に対し直交する軸方向に
おいて錘の一面と同梁面と対向する基板壁面に電極を対
向配置して前記基板壁面の電極から当該対向電極間の容
量の変化に伴う信号を出力する半導体ヨーレイトセンサ
において、 前記錘は１つであり、 クロック信号を発生するクロック発生回路と、 コリオリ力による前記錘の変位が発生した場合に、前記
クロック発生回路にて生成される異なる２つの期間Ｔ
１，Ｔ２において前記基板壁面の電極からの異なる出力
値を有する出力信号をそれぞれサンプルホールドするサ
ンプルホールド回路と、 前記２つの期間Ｔ１，Ｔ２においてそれぞれサンプルホ
ールドされた前記出力信号の差を算出し、該差に基づい
て前記錘の励振方向に対し直交する軸方向に働くヨーレ
イトを算出する算出回路と を備えることを特徴とする半導体ヨーレイトセンサ。(57) [Claims 1] A beam structure is formed on a part of a semiconductor substrate so as to be separated from the substrate, and one surface of a weight connected to the beam and a wall surface of the substrate facing the same weight surface are formed. An AC power is applied to excite the weight by static electricity, electrodes are arranged on a substrate wall surface opposite to one surface and the same beam surface of the weight in an axial direction orthogonal to the excitation direction of the weight, and the electrodes are arranged on the substrate wall surface. In a semiconductor yaw rate sensor that outputs a signal according to a change in capacitance between opposed electrodes, the weight is one, and a clock generation circuit that generates a clock signal; and when a displacement of the weight due to Coriolis force occurs, Two different periods T generated by the clock generation circuit
1. Different outputs from the electrodes on the substrate wall at T2
Calculating a sample hold circuit for each sampling and holding an output signal having a value, the difference between each sampled and held the output signal in the two periods T1, T2, perpendicular to the driving direction of the weight based on the difference A calculation circuit for calculating a yaw rate acting in an axial direction.
Priority Applications (14)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22307292A JP3462225B2 (en) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | Semiconductor yaw rate sensor |
| US08/109,504 US5461916A (en) | 1992-08-21 | 1993-08-20 | Mechanical force sensing semiconductor device |
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