JPH05249165A - 半導体電位センサ - Google Patents
半導体電位センサInfo
- Publication number
- JPH05249165A JPH05249165A JP8469592A JP8469592A JPH05249165A JP H05249165 A JPH05249165 A JP H05249165A JP 8469592 A JP8469592 A JP 8469592A JP 8469592 A JP8469592 A JP 8469592A JP H05249165 A JPH05249165 A JP H05249165A
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- Japan
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- movable electrode
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- output
- circuit
- potential
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】この発明は、入力インピーダンスが高く、温度
安定性がよく、耐電圧が高いと共に、小型に形成し得る
半導体電位センサの提供を目的とする。 【構成】半導体基板をエッチングして支持部と該支持部
に梁部を介して可動可能に連設した可動電極部を形成
し、上記梁部に可動電極部の可動に基づいて該梁部の歪
み量を検出する歪みゲージを設け、上記可動電極部を被
測定物に近接して、該可動電極部が静電吸引力で可動し
たとき歪みゲージの出力を被測定物の電位出力に対応さ
せる回路を設けた半導体電位センサであって、可動電極
部をグランドに落して被測定物に近接すると、該可動電
極部は被測定物の静電吸引力で吸引されて変位すること
で、梁部が歪み、この歪み量を歪みゲージで取出し、こ
れを被測定物の電位出力に対応させる回路より出力を得
ることを特徴とする。
安定性がよく、耐電圧が高いと共に、小型に形成し得る
半導体電位センサの提供を目的とする。 【構成】半導体基板をエッチングして支持部と該支持部
に梁部を介して可動可能に連設した可動電極部を形成
し、上記梁部に可動電極部の可動に基づいて該梁部の歪
み量を検出する歪みゲージを設け、上記可動電極部を被
測定物に近接して、該可動電極部が静電吸引力で可動し
たとき歪みゲージの出力を被測定物の電位出力に対応さ
せる回路を設けた半導体電位センサであって、可動電極
部をグランドに落して被測定物に近接すると、該可動電
極部は被測定物の静電吸引力で吸引されて変位すること
で、梁部が歪み、この歪み量を歪みゲージで取出し、こ
れを被測定物の電位出力に対応させる回路より出力を得
ることを特徴とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、複写機のド
ラムの電圧電位を測定するような半導体電位センサに関
する。
ラムの電圧電位を測定するような半導体電位センサに関
する。
【0002】
【従来の技術】一般に、電圧電位を測定する電圧測定装
置に要求される条件としては入力インピーダンスが高い
こと、温度安定性がよいこと、耐電圧が高いことが上げ
られるが、広く使用されている真空管電圧計は特性が不
安定で熱雑音が大きく、また小型化が困難な問題点を有
しているので、近年ではそれに変ってFET(電界効果
形トランジスタ)による電圧計が利用されている。
置に要求される条件としては入力インピーダンスが高い
こと、温度安定性がよいこと、耐電圧が高いことが上げ
られるが、広く使用されている真空管電圧計は特性が不
安定で熱雑音が大きく、また小型化が困難な問題点を有
しているので、近年ではそれに変ってFET(電界効果
形トランジスタ)による電圧計が利用されている。
【0003】上述のFETによる電圧計の場合、真空管
と同等の高い入力インピーダンスを持ち、熱雑音も小さ
く、小型化できる利点を持っているが、しかし耐電圧性
が悪く、数10Vの電圧にしか耐えられず、現在の多く
の電子機器で使用している数100V〜数1000Vの
電位を測定することができない問題点を有している。
と同等の高い入力インピーダンスを持ち、熱雑音も小さ
く、小型化できる利点を持っているが、しかし耐電圧性
が悪く、数10Vの電圧にしか耐えられず、現在の多く
の電子機器で使用している数100V〜数1000Vの
電位を測定することができない問題点を有している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、入力イン
ピーダンスが高く、温度安定性がよく、耐電圧が高いと
共に、小型に形成し得る半導体電位センサの提供を目的
とする。
ピーダンスが高く、温度安定性がよく、耐電圧が高いと
共に、小型に形成し得る半導体電位センサの提供を目的
とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明の第1の発明
は、半導体基板をエッチングして支持部と該支持部に梁
部を介して可動可能に連設した可動電極部を形成し、上
記梁部に可動電極部の可動に基づいて該梁部の歪み量を
検出する歪みゲージを設け、上記可動電極部を被測定物
に近接して、該可動電極部が静電吸引力で可動したとき
歪みゲージの出力を被測定物の電位出力に対応させる回
路を設けた半導体電位センサであることを特徴とする。
は、半導体基板をエッチングして支持部と該支持部に梁
部を介して可動可能に連設した可動電極部を形成し、上
記梁部に可動電極部の可動に基づいて該梁部の歪み量を
検出する歪みゲージを設け、上記可動電極部を被測定物
に近接して、該可動電極部が静電吸引力で可動したとき
歪みゲージの出力を被測定物の電位出力に対応させる回
路を設けた半導体電位センサであることを特徴とする。
【0006】この発明の第2の発明は、半導体基板をエ
ッチングして支持部と該支持部に梁部を介して可動可能
に連設した可動電極部を形成し、上記梁部に可動電極部
の可動に基づいて該梁部の歪み量を検出する歪みゲージ
を設け、上記可動電極部に交流信号を印加して被測定物
に近接し、該可動電極部が静電吸引力で可動したとき歪
みゲージの出力を被測定物の電位出力に対応させる回路
を設けた半導体電位センサであることを特徴とする。
ッチングして支持部と該支持部に梁部を介して可動可能
に連設した可動電極部を形成し、上記梁部に可動電極部
の可動に基づいて該梁部の歪み量を検出する歪みゲージ
を設け、上記可動電極部に交流信号を印加して被測定物
に近接し、該可動電極部が静電吸引力で可動したとき歪
みゲージの出力を被測定物の電位出力に対応させる回路
を設けた半導体電位センサであることを特徴とする。
【0007】
【作用】この発明は、可動電極部をグランドに落して被
測定物に近接すると、該可動電極部は被測定物の静電吸
引力で吸引されて変位することで、梁部が歪み、この歪
み量を歪みゲージで取出し、これを被測定物の電位出力
に対応させる回路より出力を得る。
測定物に近接すると、該可動電極部は被測定物の静電吸
引力で吸引されて変位することで、梁部が歪み、この歪
み量を歪みゲージで取出し、これを被測定物の電位出力
に対応させる回路より出力を得る。
【0008】また、前記可動電極部に交流信号を印加し
て測定すると、可動電極部にかかる電圧が正弦波で変化
することで静電吸引力も同様に変化し、この変化で可動
電極部が振動して歪みゲージの出力が交流信号となり、
この交流信号に基づいて被測定物の電位出力に対応させ
る回路から出力を得る。
て測定すると、可動電極部にかかる電圧が正弦波で変化
することで静電吸引力も同様に変化し、この変化で可動
電極部が振動して歪みゲージの出力が交流信号となり、
この交流信号に基づいて被測定物の電位出力に対応させ
る回路から出力を得る。
【0009】
【発明の効果】上述の結果、この発明によれば、被測定
物の電位をその可動電極部の変位として検出できるの
で、被測定物との間は電気的に絶縁状態、つまり高入力
インピーダンスであり、熱雑音にも強く、耐電圧は数1
00V〜数1000V以上と非常に高くでき、また、可
動電極部、梁部および支持部等は半導体で構成できるの
で、小型化される。
物の電位をその可動電極部の変位として検出できるの
で、被測定物との間は電気的に絶縁状態、つまり高入力
インピーダンスであり、熱雑音にも強く、耐電圧は数1
00V〜数1000V以上と非常に高くでき、また、可
動電極部、梁部および支持部等は半導体で構成できるの
で、小型化される。
【0010】しかも、可動電極部に交流信号を印加する
ことで、歪みゲージの出力が交流となって増幅が容易で
ノイズの少ない信号が得られ、しかも、出力交流電圧の
ピーク・ピークを取出すことで、出力は被測定物の電位
にリニアとなり、被測定物の電位の2乗に比例する出力
直流電圧ではその出力を調整するためにリニアライズ回
路を必要とするが、この交流信号印加の場合では、回路
的に上述のリニアライズ回路が不要となり、回路構成が
簡単化される。
ことで、歪みゲージの出力が交流となって増幅が容易で
ノイズの少ない信号が得られ、しかも、出力交流電圧の
ピーク・ピークを取出すことで、出力は被測定物の電位
にリニアとなり、被測定物の電位の2乗に比例する出力
直流電圧ではその出力を調整するためにリニアライズ回
路を必要とするが、この交流信号印加の場合では、回路
的に上述のリニアライズ回路が不要となり、回路構成が
簡単化される。
【0011】
【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。
述する。
【0012】図面は半導体電位センサを示し、図1は半
導体電位センサのセンサチップを示し、該センサチップ
10は、例えば、3mm角の大きさの半導体基板からな
り、該半導体基板の周囲の支持部11と、中央の可動電
極部12と、この可動電極部12を可動可能に支持部1
1に連結する梁部13,13とによって構成し、各梁部
13にはピエゾ抵抗器からなる歪みゲージ14,14を
形成し、該歪みゲージ14,14は可動電極部12の可
動に基づく歪み量に対応してその抵抗値を変化する。
導体電位センサのセンサチップを示し、該センサチップ
10は、例えば、3mm角の大きさの半導体基板からな
り、該半導体基板の周囲の支持部11と、中央の可動電
極部12と、この可動電極部12を可動可能に支持部1
1に連結する梁部13,13とによって構成し、各梁部
13にはピエゾ抵抗器からなる歪みゲージ14,14を
形成し、該歪みゲージ14,14は可動電極部12の可
動に基づく歪み量に対応してその抵抗値を変化する。
【0013】図2は半導体電位センサの検出回路15を
示し、この検出回路15は上述の歪みゲージ14,14
とブリッジ構成回路用の抵抗R1,R2とによるブリッ
ジ回路で構成し、このブリッジ回路の一方の対向端子1
6,17に電源18の電圧を印加し、前述の歪みゲージ
14,14の抵抗値が可動電極部12の可動に基づいて
変化すると、他方の対向端子19,20間の電圧が対応
して変化し、この変化が検出信号として出力される。
示し、この検出回路15は上述の歪みゲージ14,14
とブリッジ構成回路用の抵抗R1,R2とによるブリッ
ジ回路で構成し、このブリッジ回路の一方の対向端子1
6,17に電源18の電圧を印加し、前述の歪みゲージ
14,14の抵抗値が可動電極部12の可動に基づいて
変化すると、他方の対向端子19,20間の電圧が対応
して変化し、この変化が検出信号として出力される。
【0014】図3は半導体電位センサの構成を示し、被
測定物21にセンサチップ10の可動電極部12を近接
対向されて、これをグランドに落すと、被測定物21と
の間に生じる電位差による静電吸引力で可動電極部12
が被測定物21側に吸引され、梁部13,13が歪む。
この歪みにより歪みゲージ14,14の抵抗値がその吸
引力に対応して変化し、この変化した出力が検出出力と
して出力され、調整・リニアライズ回路22で出力を調
整・整形し、増幅回路23で増幅して、リニアな検出出
力を出力する。
測定物21にセンサチップ10の可動電極部12を近接
対向されて、これをグランドに落すと、被測定物21と
の間に生じる電位差による静電吸引力で可動電極部12
が被測定物21側に吸引され、梁部13,13が歪む。
この歪みにより歪みゲージ14,14の抵抗値がその吸
引力に対応して変化し、この変化した出力が検出出力と
して出力され、調整・リニアライズ回路22で出力を調
整・整形し、増幅回路23で増幅して、リニアな検出出
力を出力する。
【0015】前述の被測定物21の静電吸引力Fは、 F=ε0 ・S・Vp 2 /2H2 ここで、ε0 は誘電率 Sは受け側の面積 Vp 被測定物の電位 Hは被測定物と可動電極部12との距離 で表されることから、前述の検出回路15の出力Vout
は Vout =αVp 2 ここで、αは微分時の係数 のようになって、上述の出力Vout が被測定物の電位の
2乗に比例(放物線状)となるので、これを図4に示す
ように直線状に整形するために、前述の調整・リニアラ
イズ回路22が設けられている。
は Vout =αVp 2 ここで、αは微分時の係数 のようになって、上述の出力Vout が被測定物の電位の
2乗に比例(放物線状)となるので、これを図4に示す
ように直線状に整形するために、前述の調整・リニアラ
イズ回路22が設けられている。
【0016】上述のように半導体電位センサを構成する
と、被測定物21の電位をその可動電極部12の変位と
して検出できるので、被測定物21との間は電気的に絶
縁状態、つまり高入力インピーダンスであり、熱雑音に
も強く、耐電圧は数100V〜数1000V以上と非常
に高くでき、また、可動電極部12、梁部13,13お
よび支持部11等のセンサチップ10は半導体で形成で
きるので、小型化される。
と、被測定物21の電位をその可動電極部12の変位と
して検出できるので、被測定物21との間は電気的に絶
縁状態、つまり高入力インピーダンスであり、熱雑音に
も強く、耐電圧は数100V〜数1000V以上と非常
に高くでき、また、可動電極部12、梁部13,13お
よび支持部11等のセンサチップ10は半導体で形成で
きるので、小型化される。
【0017】図5は他の実施例を示し、前述の第1の実
施例のセンサチップ10、検出回路15、増幅回路23
の構成はこの第2の実施例と同一であるので、同一の符
号を付してその詳細な説明を省略する。
施例のセンサチップ10、検出回路15、増幅回路23
の構成はこの第2の実施例と同一であるので、同一の符
号を付してその詳細な説明を省略する。
【0018】前述の第1の実施例では可動電極部12を
グランドに落していたが、この第2の実施例の場合は、
可動電極部12に交流電源24の交流電圧を印加する。
このように交流電圧を印加すると、被測定物21との間
で電位差が変化し、それに伴う静電吸引力の変化で可動
電極部12が振動し、検出回路15の検出出力が交流信
号となる。
グランドに落していたが、この第2の実施例の場合は、
可動電極部12に交流電源24の交流電圧を印加する。
このように交流電圧を印加すると、被測定物21との間
で電位差が変化し、それに伴う静電吸引力の変化で可動
電極部12が振動し、検出回路15の検出出力が交流信
号となる。
【0019】そこで、減算回路25で、直流分を取除い
た後、増幅回路23で増幅して出力する。
た後、増幅回路23で増幅して出力する。
【0020】この第2の実施例の場合、可動電極部12
に交流信号を印加することで、検出回路15の出力が交
流となって増幅回路23の増幅が容易でノイズの少ない
信号が得られ、しかも、出力交流電圧のピーク・ピーク
を取出すことで、出力は被測定物の電位にリニアとな
り、その結果、前述の第1の実施例で示した調整・リニ
アライズ回路22が、この第2の実施例の場合では不要
となり、回路構成が簡単化される。
に交流信号を印加することで、検出回路15の出力が交
流となって増幅回路23の増幅が容易でノイズの少ない
信号が得られ、しかも、出力交流電圧のピーク・ピーク
を取出すことで、出力は被測定物の電位にリニアとな
り、その結果、前述の第1の実施例で示した調整・リニ
アライズ回路22が、この第2の実施例の場合では不要
となり、回路構成が簡単化される。
【図1】センサチップの一部切欠き断面斜視図。
【図2】検出回路図。
【図3】半導体電位センサの構成図。
【図4】半導体電位センサの出力説明図。
【図5】他の実施例を示す半導体電位センサの構成図。
10…センサチップ 11…支持部 12…可動電極部 13…梁部 14…歪みゲージ 15…検出回路 21…被測定物 22…調整・リニアライズ回路 23…増幅回路 24…交流電源
Claims (2)
- 【請求項1】半導体基板をエッチングして支持部と該支
持部に梁部を介して可動可能に連設した可動電極部を形
成し、上記梁部に可動電極部の可動に基づいて該梁部の
歪み量を検出する歪みゲージを設け、上記可動電極部を
被測定物に近接して、該可動電極部が静電吸引力で可動
したとき歪みゲージの出力を被測定物の電位出力に対応
させる回路を設けた半導体電位センサ。 - 【請求項2】半導体基板をエッチングして支持部と該支
持部に梁部を介して可動可能に連設した可動電極部を形
成し、上記梁部に可動電極部の可動に基づいて該梁部の
歪み量を検出する歪みゲージを設け、上記可動電極部に
交流信号を印加して被測定物に近接し、該可動電極部が
静電吸引力で可動したとき歪みゲージの出力を被測定物
の電位出力に対応させる回路を設けた半導体電位セン
サ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8469592A JPH05249165A (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 半導体電位センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8469592A JPH05249165A (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 半導体電位センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05249165A true JPH05249165A (ja) | 1993-09-28 |
Family
ID=13837806
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8469592A Pending JPH05249165A (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 半導体電位センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05249165A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013104829A (ja) * | 2011-11-15 | 2013-05-30 | Omron Corp | 表面電位センサ及び複写機 |
JP2014186018A (ja) * | 2013-02-25 | 2014-10-02 | Ricoh Co Ltd | 電位検出装置及び画像形成装置 |
JP2015158413A (ja) * | 2014-02-24 | 2015-09-03 | 株式会社リコー | 電位検出装置、及び画像形成装置 |
CN108828291A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-11-16 | 西安交通大学 | 一种用于高压静电电压直接测量的mems微镜传感器 |
-
1992
- 1992-03-06 JP JP8469592A patent/JPH05249165A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013104829A (ja) * | 2011-11-15 | 2013-05-30 | Omron Corp | 表面電位センサ及び複写機 |
CN103907029A (zh) * | 2011-11-15 | 2014-07-02 | 欧姆龙株式会社 | 表面电位传感器以及复印机 |
US10073127B2 (en) | 2011-11-15 | 2018-09-11 | Omron Corporation | Surface potential sensor and copying machine |
JP2014186018A (ja) * | 2013-02-25 | 2014-10-02 | Ricoh Co Ltd | 電位検出装置及び画像形成装置 |
JP2015158413A (ja) * | 2014-02-24 | 2015-09-03 | 株式会社リコー | 電位検出装置、及び画像形成装置 |
CN108828291A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-11-16 | 西安交通大学 | 一种用于高压静电电压直接测量的mems微镜传感器 |
CN108828291B (zh) * | 2018-06-04 | 2021-07-13 | 西安交通大学 | 一种用于高压静电电压直接测量的mems微镜传感器 |
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