[其他]半導體壓力計

無效

• 申請號: 85101372
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN1003019B
• 公開（公告）日: 1989-01-04
• 發明（設計）人: 葛西省三;山本芳已
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 郁玉成;王棟令

本發明涉及半導體壓力計。它采用能夠簡便易行地進行溫度補償，且具有高精度的半導體壓力傳感器。在處理流體的化學設備之類的設備中用這種半導體壓力傳感器，檢測壓力和差壓，然后變換成電信號輸出到外部。補償該半導體壓力傳感器溫度特性的溫度補償電路板獨立于受壓主體和變換器，且通過印刷電路板連接器能任意裝卸，因此容易對半導體壓力計進行高精度的溫度再補償。

本發明涉及的是半導體壓力計，特別是關于，為了能夠簡便易行地進行高精度的溫度補償，采用適當的半導體壓力傳感器，檢測出壓力和差壓等，然后把它們轉變成電信號向外部輸出的半導體壓力計。

在處理流體的化學設備和其它設備中，流體壓力和差壓的測定對設備的運行來說是必不可少的。近年來，這種壓力和差壓的測定要求達到±0.2%的高精度，并要求具有高可靠性，雖然壓力、差壓的測定方法有許多種，但最近，引人注目的是采用半導體壓敏電阻的半導體壓力傳感器。半導體壓敏電阻與以往的金屬壓敏電阻相比，由于其阻值變化率要比后者高數10倍，因而能得到強的輸出電信號，而且由于能夠利用半導體制造工藝，因而能獲得體積小，價格便宜，性能一致性好的產品。但是，另一方面，又存在著一些缺點：半導體對溫度具有固有的敏感性，使電阻值和靈敏度隨溫度變化。而且由于壓力傳感器和差壓傳感器通常直接安裝在室外的設備上，所以使用環境惡劣，使用溫度在-40～120℃之間。因此，必須對半導體傳感器附加某些改善溫度特性的功能。

為了容易理解本發明，圖1畫出了采用半導體壓力傳感器的電子式壓力、差壓傳送器的電路原理圖。整個電路由以下部分組成：傳感器部分（1），它是由擴散法形成的4個半導體壓敏電阻構成的電橋（作為半導體壓力傳感器）和改善部分溫度特性的裝置組成的;激勵電路（2），它以最佳條件激勵電橋;輸出運算放大電路（3），對電橋輸出的與壓力或差壓成正比的電信號進行運算放大，并將其變換成規定電平的電流信號;電流計（4），顯示輸出信號;調零電位器（5），對電橋輸出的電信號調零;量程調節電位器（6），用于變化輸出運算放大電路（3）的電流信號增益，即變換測定量的靈敏度。此外，在壓力計的外面，還有用于驅動電子式壓力、差壓傳感器電路的直流電源（7）和檢測信號電流的檢測電阻（8），其連接方式如圖所示。A～F分別表示傳感器（1）的外部端子。

除了傳感器部分（1）之外，此電路的其它部分，通常稱為電流變換器，并將這部分組裝在一個外殼里，進行統一制作。因此，并不具備改善半導體壓力傳感器溫度特性的功能，它完全附加于半導體壓力傳感器上。

圖2是圖1所示半導體壓力傳感器中的傳感器部分（1）的電路詳細說明圖。電橋（9）由4個半導體壓敏電阻（10）構成。為了改善其溫度特性，在電橋（9）的周圍設置了溫度補償部分（11）。在此溫度補償部分（11）處，有如下設置：零溫度補償電路（12）是為了在半導體壓力傳感器上沒有外加壓力或差時，使電橋（9）的零平衡不因溫度而變化而加的補償電路;量程溫度補償電路（13），是為了在半導體壓力傳感器上沒有外加壓力或差壓時，使電橋（9）送出的電信號與溫度無關而保持一定所加的補償電路;零漂移溫度補償電路（4），是為了在半導體壓力傳感器沒有外加壓力或差壓的情況下，輸出電信號不為零而是某一種電平信號所加的補償電路。

圖3是溫度補償電路（12）、（13）和（14）的電路原理圖。圖4是圖3所示的溫度補償電路的阻抗隨溫度變化的曲線圖。圖5分別表示圖3所示溫度補償電路的補償特性曲線。

如圖3所示，這些溫度補償電路（12）～（14）分別由幾個電阻R₁、R₂和熱敏電阻R₇組成，其電阻的阻值和熱敏電阻的阻值是這確定的，如圖4所示，改變半導體壓力傳感器的溫度，再改變某些參數，如在半導體壓力傳感器的壓力或差壓的有無等，以測定半導體壓力傳感器的特性，由其結果計算出。經這樣確定常數的傳感器部分（1），可以組裝在任何電流變換器（使用電壓變換器也行）上使用。

圖3所示的溫度補償電路的阻抗Z為：

Z=R₁+R₂·R₇/R₂+R₇