JPH0159525B2 - - Google Patents
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- JPH0159525B2 JPH0159525B2 JP57204668A JP20466882A JPH0159525B2 JP H0159525 B2 JPH0159525 B2 JP H0159525B2 JP 57204668 A JP57204668 A JP 57204668A JP 20466882 A JP20466882 A JP 20466882A JP H0159525 B2 JPH0159525 B2 JP H0159525B2
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- JP
- Japan
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- mosfet
- transistor
- negative feedback
- electrode portion
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/18—Measuring force or stress, in general using properties of piezo-resistive materials, i.e. materials of which the ohmic resistance varies according to changes in magnitude or direction of force applied to the material
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/18—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying effective impedance of discharge tubes or semiconductor devices
- G01D5/183—Sensing rotation or linear movement using strain, force or pressure sensors
- G01D5/185—Sensing rotation or linear movement using strain, force or pressure sensors using piezoelectric sensors
-
- 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
- G01L9/0098—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 using semiconductor body comprising at least one PN junction as detecting element
-
- 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
- G01L9/02—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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はMOS型電界効果トランジスタ（以下
MOSFETと称する）を用いたセンサに関する。
MOSFETと称する）を用いたセンサに関する。
MOSFETを各種センサに応用する例としてそ
のピエゾ抵抗効果を利用した圧力センサまたは歪
センサに関する提案が、例えばSolid State
Electronics、Vol18（1975）、P295〜299に開示さ
れており、複数の感圧MOSFETによるブリツジ
回路について述べられている。このほか、感圧
MOSFETをそのまま増幅素子として用い、複数
の素子からなる差動増幅回路を構成する提案もさ
れている。しかし、これらの従来のセンサはいず
れも、ゲート電圧を一定にして、MOSFETに圧
力等が加わるとドレン電流が変化するため、この
ドレン電流の変化分を検出して圧力等の被検出要
素を側定していた。このため、従来の検出器は、
温度の変化によつて同じ圧力等であつてもドレン
電流が変化し、検出誤差という問題を有してい
た。そこで、この温度変化による検出誤差をなく
すため、従来の検出機は、温度補償回路を設けな
ければならなかつた。
のピエゾ抵抗効果を利用した圧力センサまたは歪
センサに関する提案が、例えばSolid State
Electronics、Vol18（1975）、P295〜299に開示さ
れており、複数の感圧MOSFETによるブリツジ
回路について述べられている。このほか、感圧
MOSFETをそのまま増幅素子として用い、複数
の素子からなる差動増幅回路を構成する提案もさ
れている。しかし、これらの従来のセンサはいず
れも、ゲート電圧を一定にして、MOSFETに圧
力等が加わるとドレン電流が変化するため、この
ドレン電流の変化分を検出して圧力等の被検出要
素を側定していた。このため、従来の検出器は、
温度の変化によつて同じ圧力等であつてもドレン
電流が変化し、検出誤差という問題を有してい
た。そこで、この温度変化による検出誤差をなく
すため、従来の検出機は、温度補償回路を設けな
ければならなかつた。
本発明の目的は、温度補償回路を設けることな
く、温度変化の影響を受けることのないMOS型
センサを提供することにある。
く、温度変化の影響を受けることのないMOS型
センサを提供することにある。
本発明は、ゲート電極部に被検出量に対応する
機能薄膜の形成されるMOS型電界効果トランジ
スタと該トランジスタのドレン電極部とゲート電
極部の間に設けられた負帰還回路と、前記トラン
ジスタのゲート電圧変化を検出出力とする出力端
子とを有してなり、前記負帰還回路は前記トラン
ジスタのドレン電流を周囲温度の変化によつては
変化しない値になるように前記トランジスタのゲ
ート電圧を制御する構成とすることにより、温度
補償回路を設けることなく温度変化の影響を受け
ないようにしようとするものである。
機能薄膜の形成されるMOS型電界効果トランジ
スタと該トランジスタのドレン電極部とゲート電
極部の間に設けられた負帰還回路と、前記トラン
ジスタのゲート電圧変化を検出出力とする出力端
子とを有してなり、前記負帰還回路は前記トラン
ジスタのドレン電流を周囲温度の変化によつては
変化しない値になるように前記トランジスタのゲ
ート電圧を制御する構成とすることにより、温度
補償回路を設けることなく温度変化の影響を受け
ないようにしようとするものである。
以下、本発明の一実施例ついて説明する。
第１図は、本発明の一実施例が示されている。
図において、MOSFET Ｔ１のドレン端子には
負荷インピーダンスZLと、増幅回路Ａ１とが接続
れている。この負荷インピーダンスZLには電源電
圧Vccが印加されている。また、増幅回路Ａ１の
出力端にはMOSFET Ｔ１ゲートが接続されて
いると共に出力端子が接続されている。
MOSFET Ｔ１のソース端子は接地されている。
この増幅回路Ａ１のゲンイはμである。また、
MOSFET Ｔ１は感圧兼増幅機能を有するもの
である。
図において、MOSFET Ｔ１のドレン端子には
負荷インピーダンスZLと、増幅回路Ａ１とが接続
れている。この負荷インピーダンスZLには電源電
圧Vccが印加されている。また、増幅回路Ａ１の
出力端にはMOSFET Ｔ１ゲートが接続されて
いると共に出力端子が接続されている。
MOSFET Ｔ１のソース端子は接地されている。
この増幅回路Ａ１のゲンイはμである。また、
MOSFET Ｔ１は感圧兼増幅機能を有するもの
である。
本実施例は、増幅回路Ａ１を介してMOSFET
Ｔ１の圧力によるドレン電流変化分をMOSFET
Ｔ１のゲート端子に帰還し、帰還制御量ΔVpをも
つて印加圧力変化に対応する出力電圧変化とする
ものである。
Ｔ１の圧力によるドレン電流変化分をMOSFET
Ｔ１のゲート端子に帰還し、帰還制御量ΔVpをも
つて印加圧力変化に対応する出力電圧変化とする
ものである。
このような構成において、いま、MOSFET
Ｔ１の圧力零における相互コンダクタンスを
gmv、圧力印加時の圧力変化分に相当する相互コ
ンダクタンスをgmpとすると、それぞれ次式のよ
うに定義される。
Ｔ１の圧力零における相互コンダクタンスを
gmv、圧力印加時の圧力変化分に相当する相互コ
ンダクタンスをgmpとすると、それぞれ次式のよ
うに定義される。
gmv＝ΔIdsv／ΔVp ………(1)
gmp＝ΔIdsp／ΔVp ………(2)
ここでΔIsvは前記MOSFET Ｔ１の静特性に
より定まるドレン電流変化分、ΔIdsp及びΔVpは
それぞれMOSFET Ｔ１の圧力によるドレン電
流変化分及びゲート電圧変化分である。前記
MOSFETのドレン電流変化ΔIdsは前記静特性に
より定まるドレン電流変化分ΔIdsvと圧力による
ドレン電流変化分ΔIdspとの和となり次式ように
表わされる。
より定まるドレン電流変化分、ΔIdsp及びΔVpは
それぞれMOSFET Ｔ１の圧力によるドレン電
流変化分及びゲート電圧変化分である。前記
MOSFETのドレン電流変化ΔIdsは前記静特性に
より定まるドレン電流変化分ΔIdsvと圧力による
ドレン電流変化分ΔIdspとの和となり次式ように
表わされる。
ΔIds＝ΔIdsv＋ΔIdsp
＝gmv・ΔVp＋gmp・ΔVp ………(3)
本実施例では、上記(3)式に示したドレン電流変
化分ΔIdsが常に零になるように前記MOSFETの
ゲートバイアス電圧を負帰還制御し、該制御をも
つて出力電圧変化分とするものである。
化分ΔIdsが常に零になるように前記MOSFETの
ゲートバイアス電圧を負帰還制御し、該制御をも
つて出力電圧変化分とするものである。
第２図には、本実施例のMOSFETのドレン電
流とゲート電圧との関係が示されている。すなわ
ち、特性曲線Ａが圧力印加によつて曲線Ｂに変加
する時、曲線Ａにおける電流値Idoの点Ｐはゲー
ト電圧が一定ならば、｜ΔIdsp｜だけ変化した曲
線Ｂ上の点Ｒに移動する。これを｜ΔIdsv｜だけ
変化させて元のIdoに戻すために曲線に沿つてＱ
点まで移動させればよい。このときのゲート電圧
のＰ点からＱ点への制御量を出力電圧変化として
取出す訳である。
流とゲート電圧との関係が示されている。すなわ
ち、特性曲線Ａが圧力印加によつて曲線Ｂに変加
する時、曲線Ａにおける電流値Idoの点Ｐはゲー
ト電圧が一定ならば、｜ΔIdsp｜だけ変化した曲
線Ｂ上の点Ｒに移動する。これを｜ΔIdsv｜だけ
変化させて元のIdoに戻すために曲線に沿つてＱ
点まで移動させればよい。このときのゲート電圧
のＰ点からＱ点への制御量を出力電圧変化として
取出す訳である。
第３図には、MOSFETのドレン電流とゲート
電圧との関係が、同一圧力における温度変化によ
る変動が示されている。この温度による変化があ
つても、点Ｐに示す如き温度変化による影響の全
く生じない点がある。この点Ｐにドレン電流値を
選ぶことにより、温度の影響を受けない安定なセ
ンサの実現できる。
電圧との関係が、同一圧力における温度変化によ
る変動が示されている。この温度による変化があ
つても、点Ｐに示す如き温度変化による影響の全
く生じない点がある。この点Ｐにドレン電流値を
選ぶことにより、温度の影響を受けない安定なセ
ンサの実現できる。
いま、第１図の如く、MOSFET Ｔ１のドレ
ン端子に負荷素子ZLが接続されている状態では、
第１図端子１の電圧変化ΔV1は次式の如くなる。
ン端子に負荷素子ZLが接続されている状態では、
第１図端子１の電圧変化ΔV1は次式の如くなる。
ΔV1＝−ΔIds・ZL ………(4)
一方、増幅回路A1により、端子１の電圧変化
分ΔV1と増幅回路A1よりMOSFET Ｔ１のゲー
ト端子に帰還する帰還制御量ΔVpとの関係は式の
如くなる。
分ΔV1と増幅回路A1よりMOSFET Ｔ１のゲー
ト端子に帰還する帰還制御量ΔVpとの関係は式の
如くなる。
ΔV1＝ΔVp／μ ………(5)
前記(3)式、(4)式、(5)式を整理すると、
ΔVp＝−ZLgmp・ΔVp／（ZLgmv＋１／μ）
………(6)
となる。この(6)式は、ゲインμが、μ≫１（μは
約102〜103）とすれば、１／μ０としてよく、
(6)式は、 ΔVp＝−gmp／gmΔVp ………(7) となる。この(7)式は、前記(3)式において ΔIds＝０ とした場合に相当するものである。
約102〜103）とすれば、１／μ０としてよく、
(6)式は、 ΔVp＝−gmp／gmΔVp ………(7) となる。この(7)式は、前記(3)式において ΔIds＝０ とした場合に相当するものである。
したがつて、ゲインμの増幅回路Ａ１を介して
端子１における電圧変化分ΔV1を前記MOSFET
Ｔ１のゲート端子２に負帰還することにより、前
記MOSFET Ｔ１のドレン電流変化分を常に零
に制御できると同時にゲート電圧の帰還量によつ
て圧力変化に対応した出力電圧変化分ΔVpが得ら
れる。
端子１における電圧変化分ΔV1を前記MOSFET
Ｔ１のゲート端子２に負帰還することにより、前
記MOSFET Ｔ１のドレン電流変化分を常に零
に制御できると同時にゲート電圧の帰還量によつ
て圧力変化に対応した出力電圧変化分ΔVpが得ら
れる。
第４図には、本発明の実施例が示されている。
本実施例が第１図図示実施例と異る点は、
MOSFET Ｔ１のドレン端子Ｄ１とゲート端子
Ｇ１との間に負帰環増幅機Ｎ１を挿入接続した点
である。この負帰環増幅機Ｎ１のゲインはβであ
る。このうな構成において、上記(7)式は、 ΔVp＝−gmp／gmv・１／β・ΔVp………(8
) となる。
MOSFET Ｔ１のドレン端子Ｄ１とゲート端子
Ｇ１との間に負帰環増幅機Ｎ１を挿入接続した点
である。この負帰環増幅機Ｎ１のゲインはβであ
る。このうな構成において、上記(7)式は、 ΔVp＝−gmp／gmv・１／β・ΔVp………(8
) となる。
この場合、帰還量βは通常１より小さく、しか
も抵抗、コンデンサなどの安定な受動端子で構成
できるため、圧力変化に対応した出力電圧変化分
ΔVpとして１／β倍に増幅された安定な出力電圧
が得られる。
も抵抗、コンデンサなどの安定な受動端子で構成
できるため、圧力変化に対応した出力電圧変化分
ΔVpとして１／β倍に増幅された安定な出力電圧
が得られる。
第５図には、本発明の別の実施例が示されてい
る。
る。
図において、MOSFET Ｔ１のドレン端子Ｄ
１には、抵抗RLを介して電源電圧Vccが供給され
るように構成されており、このMOSFET Ｔ１
のソース端子Ｓ４は接地されている。また、この
MOSFET Ｔ１のドレン端子Ｄ１には、演算増
幅器Ａの（＋）入力端子が接続されている。この
演算増幅器Ａの（−）入力端子には、基準電圧源
VBが接増されている。また、この演算増幅器Ａ
の出力端子には、検出値出力端子Ｖと、抵抗Ｒ１
が接続されている。この抵抗Ｒ１の他端には、
MOSFET Ｔ１のゲート端子Ｇ１が続されてい
る。
１には、抵抗RLを介して電源電圧Vccが供給され
るように構成されており、このMOSFET Ｔ１
のソース端子Ｓ４は接地されている。また、この
MOSFET Ｔ１のドレン端子Ｄ１には、演算増
幅器Ａの（＋）入力端子が接続されている。この
演算増幅器Ａの（−）入力端子には、基準電圧源
VBが接増されている。また、この演算増幅器Ａ
の出力端子には、検出値出力端子Ｖと、抵抗Ｒ１
が接続されている。この抵抗Ｒ１の他端には、
MOSFET Ｔ１のゲート端子Ｇ１が続されてい
る。
本実施例において、第４図図示増幅器Ａ１が、
演算増幅器Ａに相当し、帰還回路Ｎ１に相当する
ものが抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗分割回路である。
演算増幅器Ａに相当し、帰還回路Ｎ１に相当する
ものが抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗分割回路である。
このように構成されるものであるから、
MOSFET Ｔ１のドレン端子Ｄ１の端子電圧V1
は常に前記演算増幅器Ａの（−）入力端子に続さ
れる基準電圧VBと等しくなるように制御され、
しかも、演算増幅器Ａの出力端子に接続された抵
抗分割回路よつて、出力Vpは （R1＋R2）／R2 倍に増幅され、感度良く検出が可能である。
MOSFET Ｔ１のドレン端子Ｄ１の端子電圧V1
は常に前記演算増幅器Ａの（−）入力端子に続さ
れる基準電圧VBと等しくなるように制御され、
しかも、演算増幅器Ａの出力端子に接続された抵
抗分割回路よつて、出力Vpは （R1＋R2）／R2 倍に増幅され、感度良く検出が可能である。
第６図には本発明の更に別な実施例が示されて
いる。本実施例が第５図図示実施例と異る点は、
MOSFET Ｔ１のゲート端子Ｇ１をコンデンサ
Ｃ１を介して接地している点である。
いる。本実施例が第５図図示実施例と異る点は、
MOSFET Ｔ１のゲート端子Ｇ１をコンデンサ
Ｃ１を介して接地している点である。
このコンデンサＣ１は、交流分を除去し、直流
成分のみをフイードバツクして常に電流値Idsを
一定に保たせるためのものであり、このコンデン
サＣ１によつて直流バイアスレベルが安定化さ
れ、振動等の交流的信号を検出することが可能と
なる。
成分のみをフイードバツクして常に電流値Idsを
一定に保たせるためのものであり、このコンデン
サＣ１によつて直流バイアスレベルが安定化さ
れ、振動等の交流的信号を検出することが可能と
なる。
第７図には、本発明の更に別な実施例が示され
ている。
ている。
本実施例が第５図図示施例と異る点は、第５図
図示抵抗RLを取除き、代りにMOS型電界効果ト
ランジスタＴ２を挿入接続した点である。このよ
うに、MOS型電界効果トランジスタＴ２を用い
るのは、例えば、MOSFETにおけるピエゾ抵抗
効果を利用した圧力センサとした場合、感圧
MOSFETと同一チツプ上に負荷素子をIC化する
に、拡散抵抗に比して形成面積を大幅に縮小する
ことができ小形化を図ることができる。また、駆
動トランジスタＴ１と負荷トランジスタＴ２をそ
れぞれ同じ圧力に対して異なつたピエゾ抵抗効果
を示すものとすれば、すなはち、Siダイアフラム
上にMOSFET Ｔ１とMOSFET Ｔ２とをそれ
ぞれ圧力印加によつてΔIdsが逆方向に変化する
ように（引張圧力と圧縮圧力、電流と応力が平行
するものと電流を応力が直交するもの）配置する
ことにより感度をその分倍加することができる。
図示抵抗RLを取除き、代りにMOS型電界効果ト
ランジスタＴ２を挿入接続した点である。このよ
うに、MOS型電界効果トランジスタＴ２を用い
るのは、例えば、MOSFETにおけるピエゾ抵抗
効果を利用した圧力センサとした場合、感圧
MOSFETと同一チツプ上に負荷素子をIC化する
に、拡散抵抗に比して形成面積を大幅に縮小する
ことができ小形化を図ることができる。また、駆
動トランジスタＴ１と負荷トランジスタＴ２をそ
れぞれ同じ圧力に対して異なつたピエゾ抵抗効果
を示すものとすれば、すなはち、Siダイアフラム
上にMOSFET Ｔ１とMOSFET Ｔ２とをそれ
ぞれ圧力印加によつてΔIdsが逆方向に変化する
ように（引張圧力と圧縮圧力、電流と応力が平行
するものと電流を応力が直交するもの）配置する
ことにより感度をその分倍加することができる。
第８図は第７図の負荷素子として用いたトラン
ジスタＴ２の代わりに前記駆動トランジスタＴ１
と異なるチヤネル型のMOS型電界効果トランジ
スタを接続して相補型とし、該２つのトランジス
タのゲートドイアス電圧を負帰還制御するもので
ある。かかる構成にすると、周知のように極めて
低い消費電力でセンサを駆動でき、且つ高感度化
が図れる。例えば、第７図で説明したように、こ
れをセンサに応用すれば、何らの工夫を要するこ
となく、ｎチヤネルとｐチヤネルの異なつたピエ
ゾ抵抗効果をそのまま応用できることも可能で、
センサの高感度化又は高精度化が簡単に具現化す
る。
ジスタＴ２の代わりに前記駆動トランジスタＴ１
と異なるチヤネル型のMOS型電界効果トランジ
スタを接続して相補型とし、該２つのトランジス
タのゲートドイアス電圧を負帰還制御するもので
ある。かかる構成にすると、周知のように極めて
低い消費電力でセンサを駆動でき、且つ高感度化
が図れる。例えば、第７図で説明したように、こ
れをセンサに応用すれば、何らの工夫を要するこ
となく、ｎチヤネルとｐチヤネルの異なつたピエ
ゾ抵抗効果をそのまま応用できることも可能で、
センサの高感度化又は高精度化が簡単に具現化す
る。
第９図は本発明を圧力センサに適用する場合の
センサ構造の一例である。即ち、１１１はSi単結
晶の基板１１２はホウケイ酸ガラスダイであり、
該Si単結晶基板１１１は中央部を裏側から加工し
て薄いダイアフラム１１４を形成している。ま
た、該基板１１１と前記ガラスダイ１１２は例え
ば陽極接合法等で堅固に接着されている。該ガラ
スダイ１１２にはその中央部に貫通孔１１５を設
けてあり、かかる孔を通して被側定圧力が印加さ
れる。前期ダイアフラム１１４の上面にはこれま
でに述べてきたMOS型電界効果トランジスタ１
１３がIC技術を用いて形成されている。これに
より、圧力印加に応じて前記ダイアフラム１１４
が変形し、その結果MOS型電界効果トランジス
タ１１３に応力が加わり、センサとして作動す
る。なお、１１６は上述した演算増幅器や抵抗分
割回路などの信号処理用素子であり、前記Si基板
１１１の固定部上に同時に形成することにより
MOSのIC化圧力センサが具現化できる。なお、
本発明について、圧力センサを実施例として挙げ
て設明したが、この圧力センサに限られるもので
はない。本発明の適用例としては、MOS構造の
ゲート電極部に機能薄膜を形成することにより各
種センサがある。すなわち、機能薄膜としてポリ
マを用いれば湿度センサが、また、Pt、Pdなど
を機能薄膜として用いればガスセンサとして、さ
らに、Si3N4などを機能薄膜として用ればイオン
（H+、Na+、K+等）センサとして、またさらに、
圧電膜（ZnO等）を機能薄膜として用いれば歪セ
ンサとして構成することができる。
センサ構造の一例である。即ち、１１１はSi単結
晶の基板１１２はホウケイ酸ガラスダイであり、
該Si単結晶基板１１１は中央部を裏側から加工し
て薄いダイアフラム１１４を形成している。ま
た、該基板１１１と前記ガラスダイ１１２は例え
ば陽極接合法等で堅固に接着されている。該ガラ
スダイ１１２にはその中央部に貫通孔１１５を設
けてあり、かかる孔を通して被側定圧力が印加さ
れる。前期ダイアフラム１１４の上面にはこれま
でに述べてきたMOS型電界効果トランジスタ１
１３がIC技術を用いて形成されている。これに
より、圧力印加に応じて前記ダイアフラム１１４
が変形し、その結果MOS型電界効果トランジス
タ１１３に応力が加わり、センサとして作動す
る。なお、１１６は上述した演算増幅器や抵抗分
割回路などの信号処理用素子であり、前記Si基板
１１１の固定部上に同時に形成することにより
MOSのIC化圧力センサが具現化できる。なお、
本発明について、圧力センサを実施例として挙げ
て設明したが、この圧力センサに限られるもので
はない。本発明の適用例としては、MOS構造の
ゲート電極部に機能薄膜を形成することにより各
種センサがある。すなわち、機能薄膜としてポリ
マを用いれば湿度センサが、また、Pt、Pdなど
を機能薄膜として用いればガスセンサとして、さ
らに、Si3N4などを機能薄膜として用ればイオン
（H+、Na+、K+等）センサとして、またさらに、
圧電膜（ZnO等）を機能薄膜として用いれば歪セ
ンサとして構成することができる。
以上設明したように、本発明によれば、温度補
償回路を設けることなく、温度変化の影響を受け
ることがない。
償回路を設けることなく、温度変化の影響を受け
ることがない。
第１図は本発明の第１の実施例を示す図、第２
図はMOSFETの圧力特性図、第３図は
MOSFETの静温度特性図、第４図は本発明の第
２の実施例を示す図、第５図は本発明の第３図の
実施例を示す図、第６図は本発明の第４の実施例
を示す図、第７図は本発明の第５の実施例を示す
図、第８図は本発明の第６の実施例を示す図、第
９図は本発明の圧力センサとしての実施例を示す
構造図である。 Ｔ１……MOSFET、Ｔ２……MOSFET、ZL
……負荷インピーダンス、Ａ１……増幅器、Ｎ１
……負帰還増幅器、Ｃ１……コンデンサ。
図はMOSFETの圧力特性図、第３図は
MOSFETの静温度特性図、第４図は本発明の第
２の実施例を示す図、第５図は本発明の第３図の
実施例を示す図、第６図は本発明の第４の実施例
を示す図、第７図は本発明の第５の実施例を示す
図、第８図は本発明の第６の実施例を示す図、第
９図は本発明の圧力センサとしての実施例を示す
構造図である。 Ｔ１……MOSFET、Ｔ２……MOSFET、ZL
……負荷インピーダンス、Ａ１……増幅器、Ｎ１
……負帰還増幅器、Ｃ１……コンデンサ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ゲート電極部に被検出量に対応する機能薄膜
の形成されるMOS型電界効果トランジスタと、
該トランジスタのドレン電極部とゲート電極部の
間に設けられた負帰還回路と、前記トランジスタ
のゲート電圧変化を検出出力とする出力端子とを
有してなり、前記負帰還回路は前記トランジスタ
のドレン電流を周囲温度の変化によつては変化し
ない値になるように前記トランジスタのゲート電
圧を制御する構成としたことを特徴とするMOS
型センサ。 ２ 特許請求の範囲第１項において、さらに該ト
ランジスタのゲート電極部と該出力端子間に負帰
還増幅器を挿入接続したことを特徴とするMOS
型センサ。 ３ 特許請求の範囲第２項において、該負帰還回
路として増幅器を使用し、かつ該負帰還増幅器と
して抵抗分割回路を使用することを特徴とする
MOS型センサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57204668A JPS5995420A (ja) | 1982-11-24 | 1982-11-24 | Ｍｏｓ型センサ |
| US06/554,332 US4633099A (en) | 1982-11-24 | 1983-11-22 | Feedback circuit for a semiconductor active element sensor |
| EP83111718A EP0118605B1 (en) | 1982-11-24 | 1983-11-23 | Feedback circuit for a semiconductor active element sensor |
| DE8383111718T DE3375739D1 (en) | 1982-11-24 | 1983-11-23 | Feedback circuit for a semiconductor active element sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57204668A JPS5995420A (ja) | 1982-11-24 | 1982-11-24 | Ｍｏｓ型センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5995420A JPS5995420A (ja) | 1984-06-01 |
| JPH0159525B2 true JPH0159525B2 (ja) | 1989-12-18 |
Family
ID=16494305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57204668A Granted JPS5995420A (ja) | 1982-11-24 | 1982-11-24 | Ｍｏｓ型センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4633099A (ja) |
| EP (1) | EP0118605B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5995420A (ja) |
| DE (1) | DE3375739D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03123439U (ja) * | 1990-03-23 | 1991-12-16 |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4818895A (en) * | 1987-11-13 | 1989-04-04 | Kaufman Lance R | Direct current sense lead |
| EP0363005B1 (en) * | 1988-09-02 | 1996-06-05 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | A semiconductor sensor |
| JP2532149B2 (ja) * | 1990-02-06 | 1996-09-11 | 本田技研工業株式会社 | 半導体センサ |
| JPH04105369A (ja) * | 1990-08-24 | 1992-04-07 | Honda Motor Co Ltd | 半導体センサ |
| US5397911A (en) * | 1991-04-02 | 1995-03-14 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Semiconductor sensor with plural gate electrodes |
| JP3009239B2 (ja) * | 1991-04-02 | 2000-02-14 | 本田技研工業株式会社 | 半導体センサ |
| JP3281217B2 (ja) * | 1995-05-23 | 2002-05-13 | 富士電機株式会社 | 半導体式加速度センサと該センサのセンサ素子の特性評価方法 |
| JP2852886B2 (ja) * | 1995-09-04 | 1999-02-03 | 本田技研工業株式会社 | 半導体応力センサ |
| US6621131B2 (en) | 2001-11-01 | 2003-09-16 | Intel Corporation | Semiconductor transistor having a stressed channel |
| DE102004016155B3 (de) * | 2004-04-01 | 2006-05-24 | Infineon Technologies Ag | Kraftsensor mit organischen Feldeffekttransistoren, darauf beruhender Drucksensor, Positionssensor und Fingerabdrucksensor |
| CA2511272C (en) * | 2004-06-30 | 2013-12-31 | Universite De Sherbrooke | Sensor arrays based on electronic oscillators |
| US9399572B2 (en) | 2011-01-28 | 2016-07-26 | Elmos Semiconductor Ag | Microelectromechanical component and method for testing a microelectromechanical component |
| JP2015075623A (ja) * | 2013-10-09 | 2015-04-20 | セイコーエプソン株式会社 | 発光装置、電子機器、及び発光装置の設計方法 |
| JP6287025B2 (ja) * | 2013-10-09 | 2018-03-07 | セイコーエプソン株式会社 | 発光装置及び電子機器 |
| CN105758898B (zh) * | 2016-04-15 | 2019-02-26 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种高灵敏自反馈型气敏传感器报警电路 |
| US20220236120A1 (en) * | 2019-06-24 | 2022-07-28 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg | Tactile Sensor and Method for Operating a Tactile Sensor |
| DE102021206134A1 (de) * | 2021-06-16 | 2022-12-22 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Stress- und/oder Dehnungsmesszelle für ein Stress- und/oder Dehnungsmesssystem |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3609252A (en) * | 1967-01-23 | 1971-09-28 | Texas Instruments Inc | Transducer apparatus and system utilizing insulated gate semiconductor field effect devices |
| US3749984A (en) * | 1969-04-11 | 1973-07-31 | Rca Corp | Electroacoustic semiconductor device employing an igfet |
| US3582690A (en) * | 1969-06-09 | 1971-06-01 | Gen Electric | Semiconductor strain sensor with controlled sensitivity |
| US3805096A (en) * | 1973-01-22 | 1974-04-16 | W Hamilton | Coded touch multifunction touch control switch circuitry |
| GB1443174A (en) * | 1973-04-06 | 1976-07-21 | Alphameric Keyboards Ltd | Keyboards for electronic circuits |
| US4081700A (en) * | 1976-06-16 | 1978-03-28 | Hamilton Ii William F | Touch control switch circuit with compensation for power supply line fluctuations |
| US4173900A (en) * | 1977-03-07 | 1979-11-13 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor pressure transducer |
| JPS547699A (en) * | 1977-06-20 | 1979-01-20 | Hitachi Ltd | Method of dressing wire-out electric-discharge processing electrodes |
| US4263659A (en) * | 1978-03-27 | 1981-04-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Electronic instrument with a flexible keyboard |
| CH623195B (fr) * | 1978-04-11 | 1900-01-01 | Ebauches Sa | Montre electronique avec moyens de commande et de selection des fonctions. |
| US4176555A (en) * | 1978-08-07 | 1979-12-04 | Mechanical Technology Incorporated | Signal amplifier system for controlled carrier signal measuring sensor/transducer of the variable impedance type |
| DE2841312C2 (de) * | 1978-09-22 | 1985-06-05 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Monolithischer Halbleiter-Drucksensor und Verfahren zu dessen Herstellung |
| JPS55112864U (ja) * | 1979-02-02 | 1980-08-08 | ||
| US4205556A (en) * | 1979-02-12 | 1980-06-03 | Rockwell International Corporation | Circuitry for strain sensitive apparatus |
| US4378578A (en) * | 1980-01-14 | 1983-03-29 | Pioneer Ansafone Manufacturing Corporation | Mode control device for tape recorders |
| JPS56114097A (en) * | 1980-02-15 | 1981-09-08 | Hokushin Electric Works | Physical quantity converter |
| JPS5952727A (ja) * | 1982-09-20 | 1984-03-27 | Hitachi Ltd | 半導体圧力センサ |
-
1982
- 1982-11-24 JP JP57204668A patent/JPS5995420A/ja active Granted
-
1983
- 1983-11-22 US US06/554,332 patent/US4633099A/en not_active Expired - Fee Related
- 1983-11-23 EP EP83111718A patent/EP0118605B1/en not_active Expired
- 1983-11-23 DE DE8383111718T patent/DE3375739D1/de not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03123439U (ja) * | 1990-03-23 | 1991-12-16 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3375739D1 (en) | 1988-03-31 |
| US4633099A (en) | 1986-12-30 |
| JPS5995420A (ja) | 1984-06-01 |
| EP0118605A2 (en) | 1984-09-19 |
| EP0118605B1 (en) | 1988-02-24 |
| EP0118605A3 (en) | 1985-05-29 |
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