JPH0471447B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0471447B2 JPH0471447B2 JP62082385A JP8238587A JPH0471447B2 JP H0471447 B2 JPH0471447 B2 JP H0471447B2 JP 62082385 A JP62082385 A JP 62082385A JP 8238587 A JP8238587 A JP 8238587A JP H0471447 B2 JPH0471447 B2 JP H0471447B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- wave detector
- mosfet
- substrate
- sound wave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 12
- XLOFNXVVMRAGLZ-UHFFFAOYSA-N 1,1-difluoroethene;1,1,2-trifluoroethene Chemical group FC(F)=C.FC=C(F)F XLOFNXVVMRAGLZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は圧電型音波検出器に係わり、特に圧電
素子をMOSFETのゲート電極上に設けた音波検
出器に関するものである。
素子をMOSFETのゲート電極上に設けた音波検
出器に関するものである。
一般に、音波検出器としては受波器に結合した
可動コイルが磁石間を振動するようにした動電型
のもの、受波器の振動により電極間容量が変わる
ようにした静電型のもの、圧電素子を使用し、受
波圧力による歪により生ずる電圧を検出する圧電
型のもの等が使用され、これらは検出器部分と信
号処理部分とが分離されて構成されている。
可動コイルが磁石間を振動するようにした動電型
のもの、受波器の振動により電極間容量が変わる
ようにした静電型のもの、圧電素子を使用し、受
波圧力による歪により生ずる電圧を検出する圧電
型のもの等が使用され、これらは検出器部分と信
号処理部分とが分離されて構成されている。
しかしながら、最も一般的に使用されている動
電型や静電型の音波検出器は、検出器部分が大き
く、また寿命、安定性の点で問題がある。また従
来の圧電型のものは、寿命、安定性においては優
れているが、薄膜化することが難しく、そのため
検出音波領域が制限されてしまう。これは圧電膜
の厚さで検出周波数帯域が決まつてしまうからで
ある。また薄膜化、小型化するための加工に難点
が多く、そのため取りつけ形状に制約ができてし
まう。さらに高インピーダンスのためのノイズを
ひろい易いという欠点がある。
電型や静電型の音波検出器は、検出器部分が大き
く、また寿命、安定性の点で問題がある。また従
来の圧電型のものは、寿命、安定性においては優
れているが、薄膜化することが難しく、そのため
検出音波領域が制限されてしまう。これは圧電膜
の厚さで検出周波数帯域が決まつてしまうからで
ある。また薄膜化、小型化するための加工に難点
が多く、そのため取りつけ形状に制約ができてし
まう。さらに高インピーダンスのためのノイズを
ひろい易いという欠点がある。
本発明は上記問題点を解決するためのもので、
膜厚制御が容易であり、低周波領域から超音波領
域まで広帯域の音波を検出することができると共
に、信号処理が容易で検出信号精度を向上させる
ことのできる音波検出器を提供することを目的と
する。
膜厚制御が容易であり、低周波領域から超音波領
域まで広帯域の音波を検出することができると共
に、信号処理が容易で検出信号精度を向上させる
ことのできる音波検出器を提供することを目的と
する。
そのために本発明の音波検出器は、基板に形成
されたMOSFETのゲート電極に有機フイルムか
らなる圧電素子を直接付着させてセンサセルを形
成し、圧電素子に生ずる電位変化をゲート入力信
号としたことを特徴とする。
されたMOSFETのゲート電極に有機フイルムか
らなる圧電素子を直接付着させてセンサセルを形
成し、圧電素子に生ずる電位変化をゲート入力信
号としたことを特徴とする。
本発明の音波検出器は、MOSFETのゲート電
極に圧電素子を付着形成し、音波入力により生じ
た圧電素子の電位変化をMOSFETのゲート入力
信号として増幅して取り出す。圧電素子として有
機フイルムを使用しているので任意の膜厚が得ら
れ、また基板に直接センサを形成しているので他
の信号処理回路を同一基板にIC化して形成でき
るので信号処理が極めて容易になる。
極に圧電素子を付着形成し、音波入力により生じ
た圧電素子の電位変化をMOSFETのゲート入力
信号として増幅して取り出す。圧電素子として有
機フイルムを使用しているので任意の膜厚が得ら
れ、また基板に直接センサを形成しているので他
の信号処理回路を同一基板にIC化して形成でき
るので信号処理が極めて容易になる。
以下、実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明による音波検出器の一実施例の
構成を示す図で、１はSi基板、２はSiO2、３，
５はソース、４，６はドレイン、７，８はゲート
電極、９は圧電素子、１０は上部電極、１１はセ
ンサセル、１２はダミーセルである。
構成を示す図で、１はSi基板、２はSiO2、３，
５はソース、４，６はドレイン、７，８はゲート
電極、９は圧電素子、１０は上部電極、１１はセ
ンサセル、１２はダミーセルである。
図において、Si基板１にはセンサセル１１、ダ
ミーセル１２をそれぞれ構成するＮ−MOSFET
が形成されている。センサセル１１を構成する
MOSFETのゲート電極７には、例えばビニリデ
ンフルオライドートリフルオロエチレンのような
有機物フイルムからなる圧電素子９が付着形成さ
れ、さらに圧電素子９に上部電極１０が形成され
ており、電極７と１０との間に所定温度のもとで
所定時間電圧を印加して分極の向きを揃える所謂
ポーリングを行う。一方、このセンサセルの近傍
に形成されたダミーセル１２を構成する
MOSFETのゲート電極８には圧電素子は形成さ
れていない。
ミーセル１２をそれぞれ構成するＮ−MOSFET
が形成されている。センサセル１１を構成する
MOSFETのゲート電極７には、例えばビニリデ
ンフルオライドートリフルオロエチレンのような
有機物フイルムからなる圧電素子９が付着形成さ
れ、さらに圧電素子９に上部電極１０が形成され
ており、電極７と１０との間に所定温度のもとで
所定時間電圧を印加して分極の向きを揃える所謂
ポーリングを行う。一方、このセンサセルの近傍
に形成されたダミーセル１２を構成する
MOSFETのゲート電極８には圧電素子は形成さ
れていない。
このような構成において、音波入力があると圧
電素子９が音波圧力うけて歪を生じ、その結果電
荷が誘起されて電位が変化し、これがMOSFET
のゲート入力信号となり、増幅されて取り出され
る。電極８は音波圧力には不感であるので出力は
生じない。一方音波以外のノイズがあると、セン
サセル１１、ダミーセル１２は近傍に配置されて
いるので両方に等しく出力が得られ、これらの差
をとることによりノイズを打ち消すことができ
る。したがつてノイズに埋もれているような微弱
な音波信号まで検出することができる。
電素子９が音波圧力うけて歪を生じ、その結果電
荷が誘起されて電位が変化し、これがMOSFET
のゲート入力信号となり、増幅されて取り出され
る。電極８は音波圧力には不感であるので出力は
生じない。一方音波以外のノイズがあると、セン
サセル１１、ダミーセル１２は近傍に配置されて
いるので両方に等しく出力が得られ、これらの差
をとることによりノイズを打ち消すことができ
る。したがつてノイズに埋もれているような微弱
な音波信号まで検出することができる。
このようにMOSFETのゲート上に直接圧電素
子を付着させることにより、信号が増幅して取り
出されるので信号の外部負荷駆動能力が増し、安
定した信号が得られる。なお、ゲート電極７は圧
電素子に誘起された電荷を均一化する働きも兼ね
ている。また、圧電素子として有機フイルムを使
用しているので、任意の膜厚のものを容易に得る
ことが可能で、低周波数から超音波の高域まで容
易に対応することができる。
子を付着させることにより、信号が増幅して取り
出されるので信号の外部負荷駆動能力が増し、安
定した信号が得られる。なお、ゲート電極７は圧
電素子に誘起された電荷を均一化する働きも兼ね
ている。また、圧電素子として有機フイルムを使
用しているので、任意の膜厚のものを容易に得る
ことが可能で、低周波数から超音波の高域まで容
易に対応することができる。
なお上記実施例においてはＮ−MOSFETを使
用した例について述べたが、Ｐ−MOSFETでも
よいことは言うまでもない。
用した例について述べたが、Ｐ−MOSFETでも
よいことは言うまでもない。
第２図は本発明による他の実施例を示すブロツ
ク図で、第１図と同一番号は同一内容を示してい
る。なお、図中、１３は差動増幅器である。
ク図で、第１図と同一番号は同一内容を示してい
る。なお、図中、１３は差動増幅器である。
図において、センサセル１１、ダミーセル１２
と共に、さらに同一基板に差動増幅器１３を形成
したもので、センサセル１１の検出信号とダミー
セルの検出値の差が増幅されて出力として取り出
される。本実施例においては、MOSFETにより
増幅されて検出されたセンサ信号とダミー信号を
差動増幅器に入力して増幅しているので、検出部
と図示しない他の信号処理部との距離を充分長く
とることができ、そのため容易に検出信号を遠隔
伝送することが可能となる。
と共に、さらに同一基板に差動増幅器１３を形成
したもので、センサセル１１の検出信号とダミー
セルの検出値の差が増幅されて出力として取り出
される。本実施例においては、MOSFETにより
増幅されて検出されたセンサ信号とダミー信号を
差動増幅器に入力して増幅しているので、検出部
と図示しない他の信号処理部との距離を充分長く
とることができ、そのため容易に検出信号を遠隔
伝送することが可能となる。
以上のように本発明によれば、圧電性物質に有
機フイルムを用いるため任意の厚さの圧電物質を
形成することができ、広帯域の音波検出が可能と
なる。また基板として用いる材料にSi等の半導体
材料を使用することにより、同一基板にダミーセ
ルや前置増幅器等の信号処理回路をIC化して形
成することができるので、雑音除去や前置増幅等
の信号処理を容易に行うことが可能となる。また
信号は増幅して取り出されるので遠隔伝送するこ
とができ、したがつて遠隔測定することが可能と
なる。
機フイルムを用いるため任意の厚さの圧電物質を
形成することができ、広帯域の音波検出が可能と
なる。また基板として用いる材料にSi等の半導体
材料を使用することにより、同一基板にダミーセ
ルや前置増幅器等の信号処理回路をIC化して形
成することができるので、雑音除去や前置増幅等
の信号処理を容易に行うことが可能となる。また
信号は増幅して取り出されるので遠隔伝送するこ
とができ、したがつて遠隔測定することが可能と
なる。
第１図は本発明による音波検出器の一実施例の
構成を示す図、第２図は本発明による他の実施例
を示すブロツク図である。 １…Si基板、２…SiO2、３，５…ソース、４，
６…ドレイン、７，８…ゲート電極、９…圧電素
子、１０…上部電極、１１…センサセル、１２…
ダミーセル、１３…差動増幅器。
構成を示す図、第２図は本発明による他の実施例
を示すブロツク図である。 １…Si基板、２…SiO2、３，５…ソース、４，
６…ドレイン、７，８…ゲート電極、９…圧電素
子、１０…上部電極、１１…センサセル、１２…
ダミーセル、１３…差動増幅器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基板に形成されたMOSFETのゲート電極に
有機フイルムからなる圧電素子を直接付着させて
センサセルを形成し、圧電素子に生ずる電位変化
をゲート入力信号としたことを特徴とする音波検
出器。 ２ 前記基板には、MOSFETからなるダミーセ
ルが形成されている特許請求の範囲第１項記載の
音波検出器。 ３ 前記基板には差動増幅器、前置増幅器が形成
されている特許請求の範囲第２項記載の音波検出
器。 ４ 前記有機フイルムはビニリデンフルオライド
ートリフルオロエチレンからなる特許請求の範囲
第１項記載の音波検出器。 ５ 前記圧電素子にはポーリング用電極が設けら
れている特許請求の範囲第１項記載の音波検出
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8238587A JPS63249025A (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 音波検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8238587A JPS63249025A (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 音波検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63249025A JPS63249025A (ja) | 1988-10-17 |
| JPH0471447B2 true JPH0471447B2 (ja) | 1992-11-13 |
Family
ID=13773115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8238587A Granted JPS63249025A (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 音波検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63249025A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5254504A (en) * | 1989-04-13 | 1993-10-19 | Trustees Of The University Of Pennsylvania | Method of manufacturing ferroelectric MOSFET sensors |
| US20170027605A1 (en) * | 2014-04-11 | 2017-02-02 | Koninklijke Philips N.V. | Signal versus noise discrimination needle with piezoelectric polymer sensors |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4832941A (ja) * | 1971-09-01 | 1973-05-04 |
-
1987
- 1987-04-03 JP JP8238587A patent/JPS63249025A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4832941A (ja) * | 1971-09-01 | 1973-05-04 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63249025A (ja) | 1988-10-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |