JPH04343034A - 半導体センサ - Google Patents

半導体センサ

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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体センサ、特に電界
効果トランジスタ(以下FETと称する)で応力等の検
出を行なうようにした半導体センサに関するものである
【0002】
【従来の技術】従来から、FETに応力を加えるとドレ
イン電流が変化することは知られている。従来の半導体
センサ100は、図5に示すように、圧力、速度等の外
力を検出するFET101と、このFET101のドレ
イン電流IDを入力として対応する電圧出力を発生する
電流−電圧(I−V)変換回路102と、FET101
のゲートバイアス電圧VGを印加するための抵抗R1、
R2、および電源VDDから構成している。FET10
1のドレインDは、電源VDDに接続され、そのゲート
Gは前記抵抗R1、R2で分圧されたゲートバイアス電
圧VGが印加される。電流−電圧(I−V)変換回路1
02は、演算増幅器102aと帰還抵抗102bから構
成している。FET101のソースSは演算増幅器10
2aの反転入力端子102cへ接続されている。演算増
幅器102aの非反転入力端子102dを接地して、各
入力端子102c、102d間の電位差がほぼ零である
ことを利用してFET101を定電圧駆動する構成とし
ている。この従来の半導体センサでは、消費電力を減ら
すために、応力検出を行なわない待機時には、その電源
電圧VDDを遮断もしくは0Vにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、待機時にドレ
イン、ゲート、ソースの全端子を遮断もしくは0Vにし
てしまうと、応力検出を行なう測定時に、電源を印加し
てから安定な測定状態になるまでに時間(数秒から数分
、場合によっては数日)がかかってしまう。特に、立上
がり時に出力変化したり、ドレイン電流が数秒から数時
間に亘って増加(または減少)し続けるドリフト現象が
生じ、直ちに安定した動作に入らず、そのため消費電力
が増加してしまう。本発明は、ドリフト現象を抑制して
消費電力を減らすと共に立上がり時の出力変化を少なく
することができる半導体センサを得ることを目的とする
【0004】
【課題を解決するための手段】ところで、このドレイン
電流のドリフト原因は、動作時にドレイン−ソース間の
電流が変化することによって生じるのではなく、ドレイ
ン、ゲート、ソースの各端子に印加される電圧の変化に
よって生じることは、既に実験により確かめられている
。本発明は、この事実に鑑みてなされたもので、上記目
的を達成するため、本発明に係る半導体センサは、半導
体センサを用いて応力検出を行なわない待機状態におい
ては、ドレイン−ソース間またはゲート−ソース間に印
加する電圧変化を小さく抑え、ドレイン電流を大きく減
少するようにして消費電力を抑制するようにした。
【0005】
【作用】本発明に係る半導体センサによれば、待機時に
おけるドレイン、ゲート、ソースの各端子電圧を動作(
測定)時の電圧とそれ程変えないでドレイン電流を大き
く減少させる。
【0006】
【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を
説明する。なお、以下の実施例では、従来例で説明した
構成については、その説明を省略する。図1は、本発明
の第1実施例に係る半導体センサの回路構成図、図2は
その回路構成におけるドレイン、ゲート、ソースの各端
子電圧を示すタイムチャートである。この半導体センサ
1は、FET2のゲートGへ印加するゲートバイアス電
圧を制御回路4からの指示によりスイッチ回路5をオン
・オフして制御するよう構成したものである。電流−電
圧(I−V)変換回路3の出力3eが入力される制御回
路4は待機状態であるか動作状態であるかを指示し、そ
の出力でスイッチ回路5をオン・オフすることにより抵
抗R1、R2、およびR3で構成される抵抗の分圧比を
変えてFET2のゲートGへ印加するゲートバイアス電
圧を直接制御してドレイン電流を制御するよう構成して
いる。なお、3aは演算増幅器、3bは帰還抵抗を示す
【0007】この第1の実施例は、待機時にはドレイン
−ソース間電圧を動作時と同じ電圧(この実施例では2
V)にしておき、制御回路4からの指示によりスイッチ
回路5をオンとして、抵抗R1、R2、およびR3で構
成される抵抗の分圧比を変えることによりゲート電位を
下げて(この実施例においては0.1V)ゲート−ソー
スカットオフ電圧(以下閾値(VTH)と称する)に近
い電圧とするとドレイン電流は、ほとんど流れなくなる
(閾値(VTH)以下の電圧とすればドレイン電流は、
流れなくなる)。すなわち、ドレイン電位およびソース
電位は変わらず、ゲート電位も僅かしか変わらない(電
圧変化は非常に小さい)ので、測定状態になってゲート
電位が0.1V増加したとき、ドレイン電流は急激に増
加するが、その後の電流のドリフトは非常に小さく、す
ぐに安定状態となる。
【0008】図3は、本発明の第2実施例に係る半導体
センサの回路構成図、図4はその回路構成におけるドレ
イン、ゲート、ソースの各端子電圧を示すタイムチャー
トであり、第1実施例と同じ構成部分には同一符号を付
する。この半導体センサ11は、電流−電圧(I−V)
変換回路13内の演算増幅器3の非反転入力端子3dに
印加する電圧を電流−電圧(I−V)変換回路13の出
力3eが入力される制御回路4からの指示によりスイッ
チ回路6をオン・オフして制御するよう構成したもので
ある。抵抗R1およびR2の分圧によってFET2のゲ
ートGに与えられる電圧を固定電圧とし、FET2のソ
ース電圧VSを、待機状態であるか動作状態であるかを
指示する制御回路4の出力でスイッチ回路6をオン・オ
フして、FET2のゲート−ソース間電圧を制御してド
レイン電流を制御するよう構成したものである。
【0009】この第2の実施例は、待機時においてはゲ
ート電圧は動作時と同じ電圧(この実施例では−1V)
にしておき、制御回路4からの指示によりスイッチ回路
6をオンとして、演算増幅器3の非反転入力端子3dに
印加する電位を上げて(この実施例においては0.1V
)ゲート−ソースカットオフ電圧(以下閾値(VTH)
と称する)に近い電圧とするとドレイン電流は、ほとん
ど流れなくなる(閾値(VTH)以下の電圧とすればド
レイン電流は、流れなくなる)。すなわち、ドレイン電
位およびゲート電位は変わらず、ソース電位も僅かしか
変わらない(電圧変化は非常に小さい)ので、測定状態
になってソース電位が0.1V減少したとき、ドレイン
電流は急激に増加するが、第1実施例と同様、その後の
電流のドリフトは非常に小さく、すぐに安定となる。
【0010】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係る半
導体センサによれば、半導体センサを用いて応力検出を
行なわない待機状態において、ドレイン電流の減少は大
きいがドレイン−ソース間またはゲート−ソース間に印
加する電圧の変化は小さく抑えたので、ドレイン電流の
ドリフト現象を極めて小さく抑えることができ、従って
消費電力を減らすことができる。なお、ソース−ゲート
間の電圧を変えないで、ドレイン電位をソース電位と同
じにしてしまう方法も考えられるが、前述の実施例と比
較すると電圧変化が大きいことから、その効果は劣る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る半導体センサの回路
構成図である。
【図2】本発明の第1実施例に係る半導体センサの回路
構成におけるドレイン、ゲート、ソースの各端子電圧を
示すタイムチャートである。
【図3】本発明の第2実施例に係る半導体センサの回路
構成図である。
【図4】本発明の第2実施例に係る半導体センサの回路
構成におけるドレイン、ゲート、ソースの各端子電圧を
示すタイムチャートである。
【図5】従来の実施例に係る半導体センサの回路構成図
である。
【符号の説明】
1、11…半導体センサ、2…FET(電界効果トラン
ジスタ)、3、13…電流−電圧(I−V)変換回路、
3a…演算増幅器、3b…帰還抵抗、4…制御回路、5
、6…スイッチ回路、、R1、R2、R3…抵抗。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  半導体基板上に電界効果トランジスタ
    を形成し、この電界効果トランジスタで応力検出を行な
    うようにした半導体センサにおいて、半導体センサを用
    いて応力検出を行なわない待機状態においては、ドレイ
    ン−ソース間またはゲート−ソース間に印加する電圧を
    変化させてドレイン電流を減少させるようにしたことを
    特徴とする半導体センサ。
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