JP4244895B2 - 物理量センサおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、物理量センサにおいて、センサ出力の温度依存成分を補正する物理量センサおよびその製造方法に関する。

従来より、物理量、例えば圧力媒体の圧力を検出する圧力センサ等の物理量センサが知られている。このような物理量センサにおいては、半導体基板にセンシング部が形成されており、このセンシング部にて所望の物理量が検出されるようになっている。

しかしながら、上記物理量センサがさらされる温度によって、物理量センサのセンサ出力に温度に依存したオフセット成分が含まれてしまう。これは、物理量センサが半導体で形成されていることに基づいている。このような温度に依存したセンサ出力のオフセット成分には、温度に対して変化する一次成分や二次成分が含まれている。この一次成分とはセンサ出力が温度に線形に依存して変化する成分であり、二次成分とはセンサ出力が温度の二乗に依存して変化する成分である。したがって、各成分の温度特性をそれぞれ補正することで高精度のセンサ出力を得ることができる物理量センサを実現できると考えられる。

ところで、物理量センサによっては、センサ出力の温度特性において二次成分の特性が大きいものがあり、このような物理量センサでは精度の良いセンサ出力を得ることができない。そこで、物理量センサ、特に圧力センサのセンサ出力の温度特性において二次成分を補正する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。以下、センサ出力の温度特性の二次成分の補正方法ついて、図７および図８を参照して説明する。

図７は、従来のセンサ出力の温度特性の二次成分を補正する補正工程を示した図である。また、図８は、圧力センサのオフセット温度特性の調整の様子を示した図である。図８（ａ）は図７（ａ）の感度調整（室温）の様子を示した図である。また、図８（ｂ）は、図７（ｂ）、（ｃ）のオフセット温度特性調整（室温−高温）およびオフセット特性調整（室温）の様子を示した図である。

まず、半導体基板に圧力センサを形成したものが用意され、室温においてセンサ出力の感度調整が行われる（図７（ａ））。この感度調整によって、図８（ａ）に示されるように、センサ出力が最適な値に調整される。この後、この圧力センサのセンサ出力の温度特性が調べられる。

続いて、オフセット温度特性調整（室温−高温）が行われる（図７（ｂ））。すなわち、図８（ａ）に示される圧力がゼロ（Ｐ＝０）の状態で、室温−高温の温度領域におけるセンサ出力の補正が行われる。

図８（ｂ）に示されるように、室温−高温領域に対するセンサ出力の傾きがフラットになるように調整される。具体的には、図８（ａ）に示される破線の反転特性が作り出され、この反転特性がセンサ出力に加算される。これにより、温度に依存して変化するセンサ出力の二次成分が相殺される。

この後、オフセット特性調整（室温）が行われる（図７（ｃ））。すなわち、センサ出力が室温において狙い値となるように、センサ出力がオフセット補正される。このようにして、センサ出力の温度特性の二次成分が補正される。
特開２００２−２８６５７３号公報

しかしながら、上記従来の技術では、センサ出力の温度特性の二次成分を補正するために多くの回路を必要とし、その回路を形成するために多くの回路構成要素（オペアンプや抵抗等）を用意しなければならない。また、多くの回路構成要素および回路構成要素にて構成される回路を必要とすることから、二次成分を補正する回路のみならず物理量センサ全体の回路構成が煩雑になってしまう。

さらに、回路構成が煩雑になることから、センサ出力の補正方法において補正工程が煩雑になる。すなわち、図８（ｂ）に示されるように、センサ出力の二次成分においては、室温近辺のセンサ出力の温度依存性は無くなっているものの、低温および高温領域では、センサ出力に温度依存する成分が残ってしまっている。

本発明は、上記点に鑑み、温度特性の二次成分を高精度に補正することができる物理量センサおよびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、センサ出力の温度特性の二次成分を補正する二次成分補正回路（４０）を有する物理量センサであって、二次成分補正回路は、温度特性を有すると共に温度に対して二次的に変化する二次成分を有する抵抗（Ｒ１１、Ｒ１３）と、温度特性を有する抵抗に対して直列に接続されると共に温度特性を有しない抵抗（Ｒ１２、Ｒ１４）と、複数のダイオード（ＤＩ１〜ＤＩ４）と、オペアンプ（４１）と、を備え、これらが反転増幅回路である半波整流回路として構成されると共に、ダイオードの整流特性によってオペアンプに入力される入力電圧Ｖｉの値が所定の電圧値を超えると出力電圧Ｖｏを一定値として出力する温度特性調整回路（ＣＩ）と、を有し、温度特性を有する抵抗と温度特性を有しない抵抗との間の電位をＶＲとし、この電位ＶＲは温度特性調整回路のオペアンプの入力端子に接続されており、温度特性を有する抵抗が受ける温度が高くなることで温度特性を有する抵抗の抵抗値が変化して電位ＶＲが前記出力電圧Ｖｏよりも大きくなる場合、温度特性調整回路は、ダイオードの整流特性に応じた一定電圧を出力電圧Ｖｏとして出力し、温度特性を有する抵抗が受ける温度が低くなることで温度特性を有する抵抗の抵抗値が変化して電位ＶＲが出力電圧Ｖｏよりも小さくなる場合、温度特性調整回路は、温度特性を有する抵抗の温度特性に応じた電圧を出力電圧Ｖｏとして出力するようになっており、出力電圧Ｖｏにおいて温度に対して一定値を示す直線波形と温度に対して変化する直線波形との接続点を折れ曲がり点とすると、温度特性調整回路は、電位ＶＲが出力電圧Ｖｏよりも小さくなる場合、入力電圧Ｖｉの値を変更して入力することで、折れ曲がり点を温度に対して低温側に移動させると共に、出力電圧Ｖｏを温度に対して一定とすることでセンサ出力の温度特性の二次成分を補正するようになっていることを特徴としている。

このように、ダイオードを用いると共に半整流回路である温度特性調整回路によって、温度特性によって変化する電位ＶＲを一定値として出力することができる。これにより、複雑な回路を用いる必要はなく、安価で容易に温度特性の二次成分を補正することができる。したがって、温度特性の高温側においてはダイオードの整流特性、低温側においては入力電圧Ｖｉによる調整により、温度特性の二次成分を確実に補正することができる。

請求項２に記載の発明では、温度特性調整回路は、温度特性を有する抵抗の温度係数の極性に応じて切り換えられる極性スイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２）を備えていることを特徴としている。

このように、抵抗が有する温度係数の極性（正または負）に応じて、極性スイッチを切り換える。これにより、抵抗がどちらの極性を有していても、温度特性調整回路により温度特性の二次成分を補正できる。

請求項３に記載の発明では、出力電圧Ｖｏは、物理量センサのセンサ出力に加算されるようになっていることを特徴としている。

このように、補正した出力電圧Ｖｏを物理量センサのセンサ出力に加算する。これにより、物理量センサが有する温度特性の二次成分をキャンセルすることができる。

請求項４に記載の発明では、温度特性を有すると共に温度に対して二次的に変化する二次成分を有する抵抗（Ｒ１１、Ｒ１３）と、温度特性を有する抵抗に対して直列に接続されると共に温度特性を有しない抵抗（Ｒ１２、Ｒ１４）と、複数のダイオード（ＤＩ１〜ＤＩ４）と、オペアンプ（４１）と、を備え、これらが反転増幅回路である半波整流回路として構成されると共に、ダイオードの整流特性によって、オペアンプに入力される入力電圧Ｖｉの値が所定の電圧値を超えると出力電圧Ｖｏを一定値として出力する温度特性調整回路（ＣＩ）と、を有し、温度特性を有する抵抗と温度係数を有しない抵抗との間の電位をＶＲとし、この電位ＶＲが温度特性調整回路のオペアンプの入力端子に接続される二次成分補正回路（４０）を備えた物理量センサの製造方法であって、温度特性を有する抵抗が受ける温度が高くなることで電位ＶＲが出力電圧Ｖｏよりも大きくなる場合、温度特性調整回路においてダイオードの整流特性に応じた一定電圧を出力し、温度特性を有する抵抗が受ける温度が低くなることで電位ＶＲが出力電圧Ｖｏよりも小さくなる場合、温度特性調整回路において温度特性を有する抵抗の温度特性に応じた電圧を出力電圧Ｖｏとして出力する補正工程と、出力電圧Ｖｏにおいて温度に対して一定値を示す直線波形と温度に対して変化する直線波形との接続点を折れ曲がり点とし、温度特性調整回路において入力電圧Ｖｉの値を変更して折れ曲がり点を温度に対して低温側に移動させることで温度に依存しない出力電圧Ｖｏを出力する補正工程と、を含むことを特徴としている。

このように、ダイオードで構成される回路を用いて温度特性を補正する。これにより、二次成分補正回路を安価で簡易な構成とすることができるので、補正工程数を減らすことができる。また、ダイオードの整流特性を利用しているので、出力電圧Ｖｏを一定値にすることができる。これについては、高温側ではダイオードの整流特性、低温側では温度特性調整回路の入力電圧Ｖｉの値を変えることで容易に実現できる。このようにして温度特性の二次成分を補正することができる。

請求項５に記載の発明では、温度に依存しない出力電圧Ｖｏを出力する補正工程に、出力電圧Ｖｏを物理量センサのセンサ出力に加算する補正工程が含まれることを特徴としている。

このように、出力電圧Ｖｏを物理量センサのセンサ出力に加算する。これにより、物理量センサのセンサ出力が持つ温度特性の二次成分をキャンセルすることができる。

請求項６に記載の発明では、入力電圧Ｖｉに温度特性を有する抵抗の極性に応じた信号が含まれた信号がオペアンプに入力されることを特徴としている。

このように、入力電圧Ｖｉに温度特性を有する抵抗の温度係数の極性（正または負）に応じた信号を含ませる。これにより、温度特性を有する抵抗がどちらの極性を有していても、温度特性調整回路により温度特性の二次成分を補正できる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
以下、本発明の一実施形態について図を参照して説明する。本実施形態では、物理量センサとして圧力センサについて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る圧力センサの全体回路図である。図１に示されるように、圧力センサは、メモリ回路１０と、圧力検出部２０と、一次成分補正回路３０と、二次成分補正回路４０と、加算器５０と、アンプ６０と、を備えて構成される。

メモリ回路１０は、ＴＲＩＭ端子から入力される信号に基づき所望の制御信号を出力するものである。具体的には、メモリ回路１０は、圧力検出部２０に圧力を検出する指令信号、一次成分補正回路３０に入力電圧Ｖ_Ｔ、二次成分補正回路４０に入力電圧Ｖｉおよび極性信号、加算器５０にオフセット成分を補正する信号（オフセット補正電圧）、をそれぞれＤ／Ａ変換して出力する。

圧力検出部２０は、圧力を検出してその検出値に応じたレベルの電気信号を発生するものである。この圧力検出部２０は、例えば、ピエゾ抵抗効果を利用した周知構成のもので、その上面に圧力を受けて歪むダイアフラムおよび拡散抵抗などにより形成されたブリッジ回路２１を備えた構成となっている。また、このブリッジ回路２１に駆動電流を出力するセンサ駆動電流回路２２とブリッジ回路２１の出力信号を増幅するアンプ２３とが備えられている。

一次成分補正回路３０は、上述した圧力検出部２０出力されるセンサ出力信号の一次成分を補正するものである。図２は、一次成分補正回路３０の回路図である。図２に示されるように、一次成分補正回路３０は、温度特性がそれぞれ異なる２つの抵抗Ｒ１、Ｒ２とオペアンプ３１とを備え、反転増幅回路として構成されている。したがって、この一次成分補正回路３０では、メモリ回路１０から入力電圧Ｖ_Ｔが入力されると、出力電圧Ｖ_Ｔ０＝（―Ｒ２／Ｒ１）Ｖ_Ｔが出力されることとなる。そして、この出力電圧Ｖ_Ｔ０に入力電圧Ｖ_Ｔが加算された値Ｖ_Ｔ＋Ｖ_Ｔ０＝（１−（Ｒ２／Ｒ１））Ｖ_Ｔが計算され、この計算された値がセンサ出力に加算されることで、センサ出力の温度特性の一次成分がキャンセルされるのである。

二次成分補正回路４０は、上述した圧力検出部２０から出力されるセンサ出力信号の二次成分を補正するものである。図３は、図１に示される圧力センサの二次成分補正回路４０の回路図である。図３に示されるように、二次成分補正回路４０は、第１〜第４抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４と、第１、第２調整用抵抗Ｒ２１、Ｒ２２と、温度特性調整回路ＣＩと、出力用抵抗Ｒ４０と、を備えて構成されている。

第１、第２抵抗Ｒ１１、Ｒ１２は、温度に応じて変化する電位Ｖ１を作り出すものである。このような第１、第２抵抗Ｒ１１、Ｒ１２のうち、第１抵抗Ｒ１１は温度依存性を有しており、第２抵抗Ｒ１２は温度依存性を有していない。また、第１抵抗Ｒ１１の一端側が接地され、その他端側が第２抵抗Ｒ１２の一端側に接続された状態となっている。そして、第１抵抗Ｒ１１の他端側と第２抵抗Ｒ１２の一端側との間が電位Ｖ１とされる。なお、電位Ｖ１は、後述する電位Ｖ２と共に、本発明の電位ＶＲに相当する。

このような接続形態により、第１、第２抵抗Ｒ１１、Ｒ１２が受ける温度が変化すると、第１抵抗Ｒ１１の抵抗値が温度に応じて変化する。これに伴い、電位Ｖ１の値も変化するようになっている。例えば、第１抵抗Ｒ１１が正の温度係数を有しているとすると、第１、第２抵抗Ｒ１１、Ｒ１２が受ける温度が高いほど第１抵抗Ｒ１１の抵抗値が上がり、電位Ｖ１の値も上昇する。なお、本実施形態では、第１抵抗Ｒ１１（および後述する第３抵抗Ｒ１３）の温度係数が正の場合、極性が正であるという。

第１調整用抵抗Ｒ２１は、電位Ｖ１と温度特性調整回路ＣＩとを繋ぐ役割を果たすものである。

温度特性調整回路ＣＩは、第１抵抗Ｒ１１の温度特性を無くす、すなわち温度特性の二次成分を補正する機能を有するものであり、第１極性スイッチＳＷ１と、オペアンプ４１と、抵抗Ｒ３１〜Ｒ３３と、第１、第２ダイオードＤＩ１、ＤＩ２と、を備えて構成される。

第１極性スイッチＳＷ１は、入力される信号に応じて第１極性スイッチＳＷ１の一端側と他端側とを接続（導通）または開放（断線）するものである。この第１極性スイッチＳＷ１は、例えば半導体基板にＭＯＳトランジスタとして形成される。また、オペアンプ４１は、入力される電圧を所定の増幅率で増幅して出力するものである。この第１極性スイッチＳＷ１は、後述するオペアンプ４１の出力側に配置されるものと、上記電位Ｖ１と温度特性調整回路ＣＩとを繋ぐものと、の２つのスイッチが採用される。

抵抗Ｒ３１、Ｒ３３は、上記オペアンプ４１が反転増幅回路として機能したときの増幅率（＝Ｒ３３／Ｒ３１）をコントロールするものである。また、抵抗Ｒ３２は、第１ダイオードＤＩ１を保護するものである。なお、これらの抵抗Ｒ３１〜Ｒ３３は、温度特性を有しない。

第１、第２ダイオードＤＩ１、ＤＩ２は、順方向に電圧が印加される場合、これらダイオードＤＩ１、ＤＩ２に流れる電流が所定値を超えると、一定の電圧値を出力するものである。逆に、逆方向に電圧が印加される場合、これらダイオードＤＩ１、ＤＩ２には電流が流れない。

この温度特性調整回路ＣＩは、オペアンプ４１、抵抗Ｒ３１〜Ｒ３３、そして第１、第２ダイオードＤＩ１、ＤＩ２によって反転増幅回路が構成される。すなわち、温度特性調整回路ＣＩの出力電圧Ｖｃは、温度特性調整回路ＣＩに入力される入力電圧Ｖｉが抵抗Ｒ３１、Ｒ３３の値（詳しくはＲ３３／Ｒ３１）によって増幅された値として出力される。

さらに、温度特性調整回路ＣＩは、第１、第２ダイオードＤＩ１、ＤＩ２の存在により、整流回路としての機能も有する。具体的には、第１抵抗Ｒ１１が受ける温度が上昇すると抵抗値が上昇して電位Ｖ１の値も上昇する。これに伴い、Ｖ１＞Ｖｏとなって、第１、第２ダイオードＤＩ１、ＤＩ２がオンになることで、図３に示される電位Ｖｃは一定値となる。つまり、第１抵抗Ｒ１１が受ける温度が室温−高温領域では、温度特性調整回路ＣＩにおいて電位Ｖｃは一定値となる。

逆に、第１抵抗Ｒ１１が受ける温度が下がると抵抗値が下がり、電位Ｖ１の値も下がる。これに伴い、Ｖ１＜Ｖｏとなって、第１、第２ダイオードＤＩ１、ＤＩ２がオフとなり、第１、第２抵抗Ｒ１１、Ｒ１２の温度特性を反転した出力が電位Ｖｃとなる。すなわち、電位Ｖｃは、室温−低温領域では、温度に依存した電圧値となる。

図４は、温度特性調整回路ＣＩにおいて第１抵抗Ｒ１１が受ける温度と電位Ｖｃとの関係を示した図である。図４（ａ）は、第１極性スイッチＳＷ１がオンになった場合の第１抵抗Ｒ１１の温度変化に対する電位Ｖｃを示した図である。図４（ａ）に示されるように、第１抵抗Ｒ１１の温度が室温−高温領域では、第１、第２ダイオードＤＩ１、ＤＩ２の整流特性によって電位Ｖｃの値は温度に依存せずに一定値になっている。一方、第１抵抗Ｒ１１の温度が低温−室温領域では、第１抵抗Ｒ１１の温度特性に応じて電位Ｖｃの値は温度に依存して変化する。

図４（ａ）において、電位Ｖｃの値が一定値を示す線と温度に依存する線との接続点（以下、折れ曲がり点という）は、上記温度特性調整回路ＣＩの入力電圧Ｖｉの値が変わると移動する。例えば、入力電圧Ｖｉが上昇すると、入力電圧Ｖｉと電位Ｖ１との電位差が小さくなり、第１、第２ダイオードＤＩ１、ＤＩ２に流れる電流も減少する。これにより、ダイオードＤＩ１、ＤＩ２の整流特性を得られずに、電位Ｖｃは温度に応じて変化する。逆に、入力電圧Ｖｉが減少すると、入力電圧Ｖｉと電位Ｖ１との電位差が大きくなり、第１、第２ダイオードＤＩ１、ＤＩ２に流れる電流が増える。これにより、ダイオードＤＩ１、Ｉ２の整流特性によって、電位Ｖｃは一定値が保たれる。

以上のことから、入力電圧Ｖｉの値が上昇すると、第１、第２ダイオードＤＩ１、ＤＩ２の整流特性によって折れ曲がり点は高温側に移動し、入力電圧Ｖｉの値が減少すると折れ曲がり点は低温側に移動する。したがって、入力電圧Ｖｉの値を減少させることで、折れ曲がり点を低温側に移動させ、電位Ｖｃの温度特性を無くすことができる。この電位Ｖｃは、二次成分補正回路の出力電圧Ｖｏとして、抵抗Ｒ４０を介して後述する加算器５０に出力されることとなる。

本実施形態では、入力電圧Ｖｉは、上記第１極性スイッチＳＷ１を接続する信号を含んだ値としてメモリ回路１０から温度特性調整回路ＣＩに入力されるようになっている。つまり、入力電圧Ｖｉは、折れ曲がり点を移動させるＤＡＣ値（例えば７ｂｉｔ）と第１極性スイッチＳＷ１（もしくは後述する第２極性スイッチＳＷ２）を接続状態とする極性信号（例えば１ｂｉｔ）とが合わさった信号（合計８ｂｉｔ）とされ、温度特性調整回路ＣＩのオペアンプ４１に入力される。

抵抗Ｒ４０は、温度特性調整回路ＣＩの出力電圧Ｖｏを加算器５０に出力する役割を果たすものである。

以上は、極性が正の場合（第１極性スイッチＳＷ１が接続された状態）における二次成分補正回路４０の構成となっている。本実施形態では、第１抵抗Ｒ１１や以下で述べる第３抵抗Ｒ１３の温度係数が負である場合もあり得る。このような極性が負の場合に対応するため、図３に示される二次成分補正回路４０には、第１、第３抵抗Ｒ１１、Ｒ１３の極性が逆の場合に対応する回路が設けられている。

したがって、極性が負の場合、二次成分補正回路４０は、上記温度特性を有する第３抵抗Ｒ１３と、温度特性を有しない第４抵抗Ｒ１４と、第２調整用抵抗Ｒ２２と、を備えている。また、二次成分補正回路の温度特性調整回路ＣＩは、第２極性スイッチＳＷ２と、第３、第４ダイオードＤＩ３、ＤＩ４と、を備えている。

第３、第４抵抗Ｒ１３、Ｒ１４は、第１、第２抵抗Ｒ１１、Ｒ１２と同様に、温度に応じて変化する電位Ｖ２を作り出すものである。本実施形態では、第４抵抗Ｒ１４の一端側が接地され、その他端側が第３抵抗Ｒ１３の一端側に接続された状態となっている。そして、第４抵抗Ｒ１４の他端側と第３抵抗Ｒ１３の一端側との間が電位Ｖ２とされる。

第２調整用抵抗Ｒ２２は、電位Ｖ２と温度特性調整回路ＣＩの第２極性スイッチＳＷ２とを繋ぐ役割を果たすものである。また、第３、第４ダイオードＤＩ３、ＤＩ４は、第１、第２ダイオードＤＩ１、ＤＩ２と同様の機能を有する。なお、二次成分補正回路４０が有する抵抗Ｒ３１〜Ｒ３３、オペアンプ４１、そして抵抗Ｒ４０は、極性に関係ない共通の構成要素である。

このように、第２極性スイッチＳＷ２を接続状態とする回路を形成する場合、温度特性調整回路ＣＩの電位Ｖｃは、温度に対して図４（ｂ）に示される波形となる。図４（ｂ）は、第２極性スイッチＳＷ２がオンになった場合の第３抵抗Ｒ１３の温度変化に対する電位Ｖｃを示した図である。図４（ｂ）に示されるように、入力電圧Ｖｉの値を減らすことで、折れ曲がり点を低温側に移動させることができ、第３抵抗Ｒ１３の温度特性の二次成分を補正することができるようになっている。

このように、第１、第３抵抗Ｒ１１、Ｒ１３の極性によって、第１極性スイッチＳＷ１、第２極性スイッチＳＷ２のいずれか一方のスイッチが接続状態とされ、第１、第３抵抗Ｒ１１、Ｒ１３の温度特性の二次成分の補正がなされることとなる。

加算器５０は、圧力検出部２０のセンサ出力信号、一次および二次成分補正回路３０、４０の温度特性補正信号、オフセット補正電圧をそれぞれ加算し、出力するものである。また、アンプ６０は、加算器５０から入力される信号を所望の増幅率で増幅して圧力センサのセンサ出力として出力するものである。以上が、圧力センサの構成である。

次に、圧力センサの製造方法において、圧力センサの温度特性を補正する方法について図５および図６を参照して説明する。なお、以下では、相対圧を検出する圧力センサの温度特性の補正について説明する。

図５は、圧力センサの温度特性の補正工程を示した図である。また、図６は図５に示される各工程におけるセンサ出力を示した図である。図６（ａ）は図５の感度調整の様子を示した図である。図６（ｂ）は、図５のオフセット温度特性調整およびオフセット特性調整の様子を示した図である。図６（ｃ）は図５のオフセット特性調整（低温）の様子を示した図である。また、図６に示されるセンサ出力とは、図１に示される圧力センサの出力端子Ｖ_ＯＵＴから出力される信号（電圧値）を指す。

まず、図１に示される圧力センサが半導体基板に形成されたものを用意する。そして、図５（ａ）に示される工程では、室温における圧力センサの感度調整がなされる。すなわち、圧力センサが形成された時点では、圧力センサのセンサ出力に感度のバラツキが存在する。つまり、本工程では、この感度のバラツキを最小限に抑えるように感度調整がなされる。具体的には、メモリ回路１０からセンサ駆動電流回路２２に信号が出力されて、ブリッジ回路２１の出力が最適な値となるように調整される。これにより、図６（ａ）に示されるように、圧力センサのセンサ出力の初期値（破線）が調整後（直線）のようになる。

図５（ｂ）に示される工程では、オフセット温度特性調整（室温−高温）がなされる。この工程では、まず、圧力センサに圧力が印加されていない状態（Ｐ＝０）でのセンサ出力の温度特性が調べられる。こうして得られた温度特性は、例えば図６（ｂ）に示される初期値（破線）として得られる。

続いて、圧力センサのセンサ出力の温度特性の一次成分が補正される。つまり、圧力センサのセンサ出力に対して、一次成分補正回路３０から出力される信号が加算される。具体的には、メモリ回路１０から一次成分補正回路３０の各抵抗値Ｒ１、Ｒ２の値を変化させる共に入力電圧Ｖ_Ｔの所望の値が決められ、上述のように入力電圧Ｖ_Ｔと出力電圧Ｖ_Ｔ０との和（Ｖ_Ｔ＋Ｖ_Ｔ０）に圧力センサのセンサ出力が加算されることでセンサ出力の温度特性の一次成分がキャンセルされる。ここで、各抵抗Ｒ１、Ｒ２や入力電圧Ｖ_Ｔの値は固定される。この時点において、センサ出力は図６（ｂ）の調整後（直線）の波形とされる。

この後、図５（ｃ）に示される工程では、オフセット特性調整（室温）がなされる。これは、室温においてメモリ回路１０から出力されるオフセット補正電圧が図６（ｂ）の調整後（直線）の波形に加算器５０にて加算されることでなされる。すなわち、加算器５０にてセンサ出力に所望のオフセット補正電圧が加算されると図６（ｂ）調整後（直線）の波形が狙い値にシフトされる。そして、オフセット補正電圧の値が固定される。

次に、図５（ｄ）に示される工程では、オフセット特性調整（低温）がなされる。すなわち、圧力センサのセンサ出力の温度特性の二次成分が補正される。これは、以下のようになされる。まず、メモリ回路１０から二次成分補正回路４０の温度特性調整回路ＣＩに入力電圧Ｖｉ（ＤＡＣ値）が入力される。この入力電圧Ｖｉには、温度特性調整回路ＣＩの第１または第２極性スイッチＳＷ１、ＳＷ２のいずれか一方のスイッチを接続する極性信号が含まれる。本実施形態では、図６（ｂ）に示されるオフセット補正の波形の低温側の傾きから、第２極性スイッチＳＷ２を接続することとする。したがって、二次成分補正回路４０には入力電圧Ｖｉおよび第２極性スイッチＳＷ２を接続する極性信号が入力される。

そして、二次成分補正回路４０において、入力電圧Ｖｉが温度特性調整回路ＣＩに入力されると、第２極性スイッチＳＷ２が接続状態となる。これにより、温度特性調整回路ＣＩの第３、第４ダイオードＤＩ３、ＤＩ４の整流特性によって温度特性の室温−高温側の出力電圧Ｖｏが温度に対してフラットになる。一方、温度特性の低温側は、入力電圧Ｖｉの値、すなわちＤＡＣ値が下げられ、折れ曲がり点が低温側にシフトされる。このように折れ曲がり点を低温側にシフトした出力電圧Ｖｏが二次成分補正回路４０から出力され、図５（ｃ）の工程を終えたセンサ出力に加算される。したがって、図６（ｃ）に示されるように、センサ出力の調整前の波形が調整後のように温度に対してフラットになる。ここで、折れ曲がり点を低温側にシフトしたときの入力電圧Ｖｉが固定される。以上のようにして、センサ出力の温度特性が補正される。

以上、説明したように、本実施形態では、二次成分補正回路４０においてダイオードＤＩ１〜ＤＩ４の整流特性を利用して圧力センサ出力の温度特性の二次成分を補正している。このように、ダイオードＤＩ１〜ＤＩ４を用いると共に半整流回路である温度特性調整回路ＣＩによって、温度特性によって変化する電圧Ｖ１（または電圧Ｖ２）を一定値として出力することができる。これにより、複雑な回路を用いる必要はなく、安価で容易に温度特性の二次成分を補正することができる。したがって、温度特性の高温側においてはダイオードＤＩ１〜ＤＩ４の整流特性、低温側においては温度特性調整回路に入力する入力電圧Ｖｉの調整により、圧力センサのセンサ出力の温度特性の二次成分を確実に補正することができる。

また、抵抗Ｒ１１、Ｒ１３が有する温度係数の極性（正または負）に応じて、極性スイッチＳＷ１、ＳＷ２を切り換える。これにより、抵抗Ｒ１１、Ｒ１３がどちらの極性を有していても、温度特性調整回路ＣＩにより温度特性の二次成分を補正できる。そして、得られた出力電圧Ｖｏを圧力検出部２０のセンサ出力に加算することにより、圧力センサが有する温度特性の二次成分をキャンセルすることができる。

上述のように、ダイオードで構成される回路を用いて温度特性を補正する。これにより、二次成分補正回路４０を安価で簡易な構成とすることができるので、補正工程数を減らすことができる。

（他の実施形態）
上記第１実施形態では、物理量センサとして圧力センサを例に説明したが、図３に示される二次成分補正回路４０は、センサ出力の温度特性に二次成分をもつ物理量センサすべてに採用することができる。

上記第１実施形態に示される温度特性の補正方法において、オフセット補正（図５（ｃ）の工程）は、オフセット特性調整（図５（ｄ）の工程）の後に実施しても良い。

本発明の一実施形態に係る物理量センサの全体回路図である。 図１に示される一次成分補正回路の回路図である。 図１に示される二次成分補正回路の回路図である。 図３の温度特性調整回路において第１抵抗の温度と電位Ｖｃとの関係を示した図であり、（ａ）は第１極性スイッチを接続した場合、（ｂ）は第２極性スイッチを接続した場合の第１抵抗の温度と電位Ｖｃとの関係を示した図である。 圧力センサの温度特性の二次成分の補正工程を示した図である。 図５に示される各工程におけるセンサ出力を示した図であり、（ａ）は図５の感度調整の様子を示した図、（ｂ）は図５のオフセット温度特性調整（室温−高温）およびオフセット特性調整（室温）の様子を示した図、（ｃ）は図５のオフセット特性調整（低温）の様子を示した図である。 従来のセンサ出力の温度特性の二次成分を補正する補正工程を示した図である。 圧力センサのオフセット温度特性の調整の様子を示した図であり、（ａ）は図７の感度調整（室温）の様子を示した図、（ｂ）は図７のオフセット温度特性調整（室温−高温）およびオフセット特性調整（室温）の様子を示した図である。

符号の説明

１０…メモリ回路、２０…圧力検出部、３０…一次成分補正回路、
３１、４１…オペアンプ、４０…二次成分補正回路、５０…加算器、６０…アンプ、
Ｒ１１〜Ｒ１４…第１〜第４抵抗、Ｒ２１、Ｒ２２…第１、第２調整用抵抗、
ＣＩ…温度特性調整回路、ＳＷ１、ＳＷ２…第１、第２極性スイッチ、
Ｒ３１〜Ｒ３３、Ｒ４０…抵抗、ＤＩ１〜ＤＩ４…第１〜第４ダイオード。

Claims (6)

1. センサ出力の温度特性の二次成分を補正する二次成分補正回路（４０）を有する物理量センサであって、
   前記二次成分補正回路は、
   温度特性を有すると共に温度に対して二次的に変化する二次成分を有する抵抗（Ｒ１１、Ｒ１３）と、前記温度特性を有する抵抗に対して直列に接続されると共に温度特性を有しない抵抗（Ｒ１２、Ｒ１４）と、
   複数のダイオード（ＤＩ１〜ＤＩ４）と、オペアンプ（４１）と、を備え、これらが反転増幅回路である半波整流回路として構成されると共に、前記ダイオードの整流特性によって前記オペアンプに入力される入力電圧Ｖｉの値が所定の電圧値を超えると出力電圧Ｖｏを一定値として出力する温度特性調整回路（ＣＩ）と、を有し、
   前記温度特性を有する抵抗と前記温度特性を有しない抵抗との間の電位をＶＲとし、この電位ＶＲは前記温度特性調整回路の前記オペアンプの入力端子に接続されており、
   前記温度特性を有する抵抗が受ける温度が高くなることで前記温度特性を有する抵抗の抵抗値が変化して前記電位ＶＲが前記出力電圧Ｖｏよりも大きくなる場合、前記温度特性調整回路は、前記ダイオードの整流特性に応じた一定電圧を出力電圧Ｖｏとして出力し、前記温度特性を有する抵抗が受ける温度が低くなることで前記温度特性を有する抵抗の抵抗値が変化して前記電位ＶＲが前記出力電圧Ｖｏよりも小さくなる場合、前記温度特性調整回路は、前記温度特性を有する抵抗の温度特性に応じた電圧を出力電圧Ｖｏとして出力するようになっており、
   前記出力電圧Ｖｏにおいて温度に対して一定値を示す直線波形と温度に対して変化する直線波形との接続点を折れ曲がり点とすると、
   前記温度特性調整回路は、前記電位ＶＲが前記出力電圧Ｖｏよりも小さくなる場合、前記入力電圧Ｖｉの値を変更して入力することで、前記折れ曲がり点を前記温度に対して低温側に移動させると共に、前記出力電圧Ｖｏを温度に対して一定とすることでセンサ出力の温度特性の二次成分を補正するようになっていることを特徴とする物理量センサ。
2. 前記温度特性調整回路は、前記温度特性を有する抵抗の温度係数の極性に応じて切り換えられる極性スイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の物理量センサ。
3. 前記出力電圧Ｖｏは、前記物理量センサのセンサ出力に加算されるようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の物理量センサ。
4. 温度特性を有すると共に温度に対して二次的に変化する二次成分を有する抵抗（Ｒ１１、Ｒ１３）と、前記温度特性を有する抵抗に対して直列に接続されると共に温度特性を有しない抵抗（Ｒ１２、Ｒ１４）と、
   複数のダイオード（ＤＩ１〜ＤＩ４）と、オペアンプ（４１）と、を備え、これらが反転増幅回路である半波整流回路として構成されると共に、前記ダイオードの整流特性によって、前記オペアンプに入力される入力電圧Ｖｉの値が所定の電圧値を超えると出力電圧Ｖｏを一定値として出力する温度特性調整回路（ＣＩ）と、を有し、
   温度特性を有する抵抗と前記温度係数を有しない抵抗との間の電位をＶＲとし、この電位ＶＲが前記温度特性調整回路の前記オペアンプの入力端子に接続される二次成分補正回路（４０）を備えた物理量センサの製造方法であって、
   前記温度特性を有する抵抗が受ける温度が高くなることで前記電位ＶＲが前記出力電圧Ｖｏよりも大きくなる場合、前記温度特性調整回路において前記ダイオードの整流特性に応じた一定電圧を出力し、温度特性を有する抵抗が受ける温度が低くなることで前記電位ＶＲが前記出力電圧Ｖｏよりも小さくなる場合、前記温度特性調整回路において前記温度特性を有する抵抗の温度特性に応じた電圧を出力電圧Ｖｏとして出力する補正工程と、
   前記出力電圧Ｖｏにおいて温度に対して一定値を示す直線波形と温度に対して変化する直線波形との接続点を折れ曲がり点とし、前記温度特性調整回路において前記入力電圧Ｖｉの値を変更して前記折れ曲がり点を前記温度に対して低温側に移動させることで温度に依存しない出力電圧Ｖｏを出力する補正工程と、を含むことを特徴とする物理量センサの製造方法。
5. 前記温度に依存しない出力電圧Ｖｏを出力する補正工程に、前記出力電圧Ｖｏを前記物理量センサのセンサ出力に加算する補正工程が含まれることを特徴とする請求項４に記載の物理量センサの製造方法。
6. 前記入力電圧Ｖｉに前記温度特性を有する抵抗の極性に応じた信号が含まれた信号が前記オペアンプに入力されることを特徴とする請求項４または５に記載の物理量センサの製造方法。

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