特許 6234729 センサ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6234729

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】センサ装置

(51)【国際特許分類】

   G01F 1/696 20060101AFI20171113BHJP

【ＦＩ】

   G01F1/696 Z

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-162836(P2013-162836)

(22)【出願日】2013年8月6日

(65)【公開番号】特開2015-31639(P2015-31639A)

(43)【公開日】2015年2月16日

【審査請求日】2016年1月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立オートモティブシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】松本 昌大

(72)【発明者】

【氏名】中野 洋

(72)【発明者】

【氏名】浅野 哲

【審査官】 越川 康弘

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２０３５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０８９８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２１１６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０７７９９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１７６９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２３２３５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０３−０４８３３０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５９−１８５６２４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｆ １／６９６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物理量を検出して物理量に応じた出力信号を出力するセンサ素子の出力信号を処理する信号処理回路を負荷として備え、電源端子から前記負荷に電源を供給する電源線に、第１の端子が電源端子側に接続され第２の端子が前記負荷側に接続された電源遮断ＭＯＳトランジスタを設け、前記電源端子に過電圧が印加されたことを検出し電源遮断ＭＯＳトランジスタのオン状態とオフ状態とを切り換えるように前記電源遮断ＭＯＳトランジスタのゲート端子に信号を出力する過電圧検出回路を有するセンサ装置において、
前記電源遮断ＭＯＳトランジスタのウエルに、前記第１の端子又は前記第２の端子のうち電位の高い方の端子側から電圧を供給し、
前記過電圧検出回路は、
前記電源端子の電圧が供給される入力端子と、
前記電源遮断ＭＯＳトランジスタのゲート端子に接続される出力端子と、
前記入力端子の電圧に応じてオンオフする第１のＭＯＳトランジスタと、
前記第１のＭＯＳトランジスタに流れる電流を、一端が前記出力端子に接続された抵抗へ流すためのカレントミラー回路を構成する第２のＭＯＳトランジスタ及び第３のＭＯＳトランジスタと、
前記入力端子と前記カレントミラー回路とに接続され、ダイオードとして機能する第４のＭＯＳトランジスタと、
前記第３のＭＯＳトランジスタから流れる電流に応じて前記出力端子から前記出力する信号として電圧を発生させる前記抵抗と、
から構成され、
前記電源端子に接続される電源が逆接続された場合に、前記過電圧検出回路の前記出力が０Ｖになることを特徴とするセンサ装置。

【請求項2】

請求項１に記載のセンサ装置において、
正常時は前記第１の端子側の電圧が前記ウエルに供給され、電源を逆接続した場合は前記第２の端子側の電圧が前記ウエルに供給されるように構成したことを特徴とするセンサ装置。

【請求項3】

請求項２に記載のセンサ装置において、
過電圧を検出する過電圧検出回路を備え、
前記過電圧検出回路は、正常時と電源が逆接続された場合とで、同じレベルの出力信号を前記電源遮断ＭＯＳトランジスタのゲート端子の入力信号として出力することを特徴とするセンサ装置。

【請求項4】

請求項３に記載のセンサ装置において、
前記電源遮断ＭＯＳトランジスタのウエルを開放にしたことを特徴とするセンサ装置。

【請求項5】

請求項３に記載のセンサ装置において、
前記電源遮断ＭＯＳトランジスタのウエルと第１の端子との間、あるいはウエルと第２の端子との間に抵抗を接続したことを特徴とするセンサ装置。

【請求項6】

請求項３に記載のセンサ装置において、
前記電源遮断ＭＯＳトランジスタのゲート端子に静電気保護用のＭＯＳトランジスタを接続したことを特徴とするセンサ装置。

【請求項7】

請求項１に記載のセンサ装置において、
前記センサ素子は、発熱抵抗体を備え、空気の流量に応じて変化する出力信号を出力することを特徴とするセンサ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は外部から電源を供給されるセンサ装置に係り、特に電源の正極と負極とを逆に接続する電源逆接に対して保護耐性のあるセンサ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

センサ装置の従来例には特開２０００−３３２２０７号公報（特許文献１）に記載された過電圧保護回路などがある。

【0003】

この過電圧保護回路は、サージ保護回路と過電圧検出回路とスイッチング回路とで構成され、電源受給端子Ｖｃｃと接地端子ＧＮＤを介して、自動車のバッテリ（蓄電池）などから直流電力の供給を受け、負荷用電源端子ＶｃｃＳに接続された負荷Ｆ１に、過電圧保護された電力を供給するように構成されている（段落００２６）。そして、スイッチング回路は、Ｐ型ＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２と抵抗ＲＭ２とで構成され、過電圧検出回路により過電圧が検出されたとき、ＭＯＳトランジスタＭ１を介してＭＯＳトランジスタＭ２のゲートに電圧を印加してＭＯＳトランジスタＭ２を遮断（オフ）する。これにより、負荷用電源端子ＶｃｃＳを電源受給端子Ｖｃｃから切り離す（カットオフする）（段落００３０）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０００−３３２２０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１に記載されている従来技術では、過電圧に対する保護耐性はあるが、電源逆接に対する配慮が欠けていた。

【0006】

センサ装置における課題を説明するため、本発明に対する比較例としてのセンサ装置３０の構成を、図１２に示す。センサ装置３０は、電源を供給する電源端子３１と、グランド端子３２と、物理量に応じた電気信号を発生させるセンサ素子３８と、センサ素子３８への電源供給とセンサ素子３８からの出力信号を処理する信号処理ＬＳＩ３３とから構成される。信号処理ＬＳＩ３３は、電源端子３１に過電圧が印加されたことを検出する過電圧検出回路３４と、センサ素子３８からの出力信号を処理する信号処理回路３７と、センサ素子３８と信号処理回路３７への電源供給を遮断するＭＯＳトランジスタ３６とで構成される。なお、図８ではＭＯＳトランジスタ３６の寄生ダイオード３５を明示した。

【0007】

センサ装置３０に正常な電源電圧が供給されている場合、過電圧検出回路３４はＭＯＳトランジスタ３６のゲート電圧を０ＶにすることでＭＯＳトランジスタ３６をオン状態にしてセンサ素子３８と信号処理回路３７とへ電源を供給する。また、センサ装置３０の電源端子３１に過電圧が印加された場合、過電圧検出回路３４はＭＯＳトランジスタ３６のゲート電圧を電源端子３１の電位と同電位にすることでＭＯＳトランジスタ３６をオフ状態にして、センサ素子３８と信号処理回路３７とへの電源供給を遮断することで、センサ素子３８と信号処理回路３７との過電圧による破壊を防止する。しかし、センサ装置３０の電源が逆接された場合、電源端子３１の電圧は負電圧となる。この場合、センサ素子３８と信号処理回路３７とにはＭＯＳトランジスタ３６の寄生ダイオード３５を介して負電圧が印加される。センサ素子３８および信号処理回路３７へ負電圧が印加された場合、この負電圧によってセンサ素子３８および信号処理回路３７へ過電流が流れ、センサ素子３８および信号処理回路３７が破壊する恐れがある。

【0008】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的はセンサ装置の電源を逆接してもセンサ素子や信号処理ＬＳＩが破壊しないセンサ装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明では、
物理量を検出して物理量に応じた出力信号を出力するセンサ素子の出力信号を処理する信号処理回路を負荷として備え、電源端子から前記負荷に電源を供給する電源線に、第１の端子が電源端子側に接続され第２の端子が前記負荷側に接続された電源遮断ＭＯＳトランジスタを設け、前記電源端子に過電圧が印加されたことを検出し電源遮断ＭＯＳトランジスタのオン状態とオフ状態とを切り換えるように前記電源遮断ＭＯＳトランジスタのゲート端子に信号を出力する過電圧検出回路を有するセンサ装置において、
前記電源遮断ＭＯＳトランジスタのウエルに、前記第１の端子又は前記第２の端子のうち電位の高い方の端子側から電圧を供給し、
前記過電圧検出回路は、前記電源端子の電圧が供給される入力端子と、前記電源遮断ＭＯＳトランジスタのゲート端子に接続される出力端子と、前記入力端子の電圧に応じてオンオフする第１のＭＯＳトランジスタと、前記第１のＭＯＳトランジスタに流れる電流を、一端が前記出力端子に接続された抵抗へ流すためのカレントミラー回路を構成する第２のＭＯＳトランジスタ及び第３のＭＯＳトランジスタと、前記入力端子と前記カレントミラー回路とに接続され、ダイオードとして機能する第４のＭＯＳトランジスタと、前記第３のＭＯＳトランジスタから流れる電流に応じて前記出力端子から前記出力する信号として電圧を発生させる前記抵抗と、から構成され、
前記電源端子に接続される電源が逆接続された場合に、前記過電圧検出回路の前記出力が０Ｖになる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、センサ素子８および信号処理回路７を電源の逆接続から保護することが可能なセンサ装置を提供することができる。

【0011】

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１の実施例のセンサ装置の構成を示す図である。

【図2】過電圧検出回路５の構成を示す図である。

【図3】電源遮断ＭＯＳトランジスタ６の縦構造を示す図である。

【図4】正常時の動作状態を示す図である。

【図5】過電圧印加時の動作状態を示す図である。

【図6】電源を逆接続した時の動作状態を示す図である。

【図7】電源遮断ＭＯＳトランジスタ６の動作図である。

【図8】第２の実施例のセンサ装置の構成を示す図である。

【図9】第３の実施例のセンサ装置の構成を示す図である。

【図10】第４の実施例のセンサ装置の構成を示す図である。

【図11】空気流量測定装置の流量検出部の構成を示す図である。

【図12】本発明に対する比較例としてのセンサ装置の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。

【実施例1】

【0014】

まず、本発明の第１の実施例であるセンサ装置を図１乃至７により説明する。なお、図１は第１の実施例のセンサ装置の構成、図２は過電圧検出回路５の構成、図３は電源遮断ＭＯＳトランジスタ６の縦構造、図４は正常時の動作状態、図５は過電圧印加時の動作状態、図６は電源逆接時の動作状態、図７は電源遮断ＭＯＳトランジスタ６の動作を示す図である。

【0015】

本実施例のセンサ装置１は電源を供給する電源端子２と、グランド端子３と、物理量に応じた電気信号を発生させるセンサ素子８と、センサ素子８への電源供給とセンサ素子８からの出力信号を処理する信号処理ＬＳＩ４とから構成される。信号処理ＬＳＩ４は電源端子２に過電圧が印加されたことを検出する過電圧検出回路５と、センサ素子８からの出力信号を処理する信号処理回路７と、センサ素子８と信号処理回路７への電源供給を遮断する電源遮断ＭＯＳトランジスタ６とで構成される。

【0016】

そして、センサ装置１は、物理量を検出して物理量に応じた出力信号を出力するセンサ素子８の出力信号を処理する信号処理回路７を負荷として備え、電源端子２から前記負荷に電源を供給する電源線５０に、第１の端子が電源端子２側に接続され第２の端子が前記負荷側に接続された電源遮断ＭＯＳトランジスタ６を設け、電源遮断ＭＯＳトランジスタ６のゲート端子に入力する入力信号により電源遮断ＭＯＳトランジスタ６のオン状態とオフ状態とを切り換えて前記負荷に異常電圧が供給されるのを防止する。

【0017】

過電圧検出回路５は、図２に示す様に、電源端子２の電圧が供給される入力端子９と、入力端子９の電圧を分割する抵抗１０，１１と、抵抗１０，１１の分割電圧に応じてオンオフするＭＯＳトランジスタ１５と、ＭＯＳトランジスタ１５の電流を抵抗１６へ流すカレントミラー回路を構成するＭＯＳトランジスタ１３，１４と、低抵抗のダイオードとして機能するＭＯＳトランジスタ１２と、ＭＯＳトランジスタ１４を流れる電流に応じて出力端子１７の電圧を発生させる抵抗１６と、電源遮断ＭＯＳトランジスタ６のゲート端子に接続される出力端子１７とにより、構成される。

【0018】

過電圧検出回路５は、電源端子２の電圧が正常な場合、すなわち入力端子９の電圧が所定値以下の場合、ＭＯＳトランジスタ１５はオフ状態となるので、抵抗１６を流れる電流は０となり、出力端子１７の電圧を０Ｖにする。また、電源端子２に過電圧が印加された場合、すなわち入力端子９の電圧が所定値以上の場合、ＭＯＳトランジスタ１５はオン状態となるので抵抗１６に電流が流れ、出力端子１７の電圧を入力端子９の電圧とほぼ同電位にする。また、電源が逆接続された場合、すなわち入力端子９の電圧が負電圧の場合、ＭＯＳトランジスタ１２がオフ状態となるので抵抗１６を流れる電流は０となり、出力端子１７の電圧は０Ｖになる。

【0019】

ＭＯＳトランジスタ１２が設けられていないと、電源が逆接続された場合に、抵抗１６にはグランド側から電流が流れ、出力端子が０Ｖでなくなる（負の電位になる）。これは、ＭＯＳトランジスタ１４に、図４の電源遮断ＭＯＳトランジスタ６について説明する寄生ダイオード２８，２９と同様な寄生ダイオードが存在することにより、このＭＯＳトランジスタ１４の寄生ダイオードを通じてグランド側から入力端子９側に電流が流れるためである。このため、電源が逆接続された場合に、電源遮断ＭＯＳトランジスタ６を遮断状態に維持できなくなる可能性がある。ＭＯＳトランジスタ１２は入力端子側からグランド側に流れる電流を許容するダイオードとして機能するので、電源が逆接続された場合に抵抗１６に電流が流れるのを防ぎ、出力端子１７の電圧を０Ｖにすることができる。

【0020】

本実施例の過電圧検出回路５は、正常時と電源が逆接続された場合とで、同じレベルの信号を出力している。なお、この過電圧検出回路５は実施例２乃至５にも適用される。

【0021】

次に、電源遮断ＭＯＳトランジスタ６の縦構造について、図３により説明する。電源遮断ＭＯＳトランジスタ６はＰ型シリコン基板２７にＮ型ウエル層２６を構成し、Ｎ型ウエル層２６にＮ型ウエル層２６から電極を取り出すため設けたＮ＋拡散１９と、ソースおよびドレイン領域を形成するＰ＋拡散２０，２５と、ソースおよびドレイン領域の間に配置されるゲート電極２３と、Ｎ＋拡散１９に電気的に接続されたウエル端子１８と、Ｐ＋拡散２０に電気的に接続されたソース端子２１と、Ｐ＋拡散２５に電気的に接続されたドレイン端子２４と、ゲート電極２３に電気的に接続されたゲート端子２２とから構成される。

【0022】

次に、本実施例のセンサ装置１に正常な電源電圧が供給されている場合の動作を図４により説明する。なお、図４にはＮ型ウエル層２６とＰ＋拡散２０との間にある寄生ダイオード２８と、Ｎ型ウエル層２６とＰ＋拡散２５との間にある寄生ダイオード２９とを明示した。電源電圧が正常な場合、図４では電源端子２の電圧を５Ｖとした。この場合、過電圧検出回路５の出力は先の説明の様に０Ｖになり、電源遮断ＭＯＳトランジスタ６のゲート電圧は０Ｖになる。また、電源遮断ＭＯＳトランジスタ６のウエル端子１８の電圧は寄生ダイオード２８を介して電気が供給されるので４．４Ｖになる。また、電源遮断ＭＯＳトランジスタ６のソース端子２１は電位の高い電源端子２側と考えられる。この場合、ゲート＝ソース間電圧は―５Ｖとなるので電源遮断ＭＯＳトランジスタ６はオン状態となり、センサ素子８と信号処理回路７へ電源として５Ｖが供給される。

【0023】

この場合、電源線５０の電源端子２側に接続される電源遮断ＭＯＳトランジスタ６の第１の端子側から、ウエルに電圧が供給されている。

【0024】

本実施例では、ウエル端子１８を開放（オープン）した状態にしてあり、図４に示すように、Ｎ型ウエル層２６とＰ＋拡散２０との間には寄生ダイオード２８が存在し、Ｎ型ウエル層２６とＰ＋拡散２５との間には寄生ダイオード２９が存在する。このため、ウエル端子１８とソース端子２１とは寄生ダイオード２８を介して接続され、ウエル端子１８とドレイン端子２４とは寄生ダイオード２９を介して接続された状態になっている。

【0025】

次に、本実施例のセンサ装置１に過電圧が供給された場合の動作を図５により説明する。なお、図５にはＮ型ウエル層２６とＰ＋拡散２０との間にある寄生ダイオード２８と、Ｎ型ウエル層２６とＰ＋拡散２５との間にある寄生ダイオード２９とを明示した。図５では、過電圧が電源に供給された場合の電源端子２の電圧を１０Ｖとした。この場合、過電圧検出回路５の出力は先の説明の様に１０Ｖになり、電源遮断ＭＯＳトランジスタ６のゲート電圧は１０Ｖになる。また、電源遮断ＭＯＳトランジスタ６のウエル端子１８の電圧は寄生ダイオード２８を介して電気が供給されるので９．４Ｖになる。また、電源遮断ＭＯＳトランジスタ６のソース端子は電位の高い電源端子２側と考えられる。この場合、ゲート＝ソース間電圧は０Ｖとなるので電源遮断ＭＯＳトランジスタ６はオフ状態となり、センサ素子８と信号処理回路７への電源供給が遮断される。つまり、センサ素子８と信号処理回路７との電源電圧は０Ｖとなり、過電圧から保護される。

【0026】

この場合、電源線１０の電源端子２側に接続される電源遮断ＭＯＳトランジスタ６の第１の端子側から、ウエルに電圧が供給されている。

【0027】

センサ装置１に過電圧が供給された場合においても、正常な電源電圧が供給されている場合と同様に、ウエル端子１８とソース端子２１とは寄生ダイオード２８を介して接続され、ウエル端子１８とドレイン端子２４とは寄生ダイオード２９を介して接続された状態になっている。

【0028】

次に、本実施例のセンサ装置１に電源が逆接続されて電圧が供給された場合（以下、逆接時という）の動作を図６により説明する。なお、図６にはＮ型ウエル層２６とＰ＋拡散２０との間にある寄生ダイオード２８と、Ｎ型ウエル層２６とＰ＋拡散２５との間にある寄生ダイオード２９とを明示した。図６では、電源を逆接続した場合の電源端子２の電圧を−５Ｖとした。この場合、過電圧検出回路５の出力は先の説明の様に０Ｖになり、電源遮断ＭＯＳトランジスタ６のゲート電圧は０Ｖになる。また、電源遮断ＭＯＳトランジスタ６のソース端子は電位の高い信号処理回路７側と考えられる。また、電源遮断ＭＯＳトランジスタ６のウエル端子１８の電圧は寄生ダイオード２９を介して電気が供給されるので―０．６Ｖになる。この場合、ゲート＝ソース間電圧は０Ｖとなるので電源遮断ＭＯＳトランジスタ６はオフ状態となり、センサ素子８と信号処理回路７への電源供給が遮断される。この結果、センサ素子８と信号処理回路７の電源電圧は０Ｖとなり、電源逆接から保護される。

【0029】

この場合、電源線５０の負荷（信号処理回路７）側に接続される電源遮断ＭＯＳトランジスタ６の第２の端子側から、ウエルに電圧が供給されている。これにより、本実施例の過電圧検出回路５は、正常時と電源が逆接続された場合とで、同じレベルの信号を出力しているが、電源が逆接続された場合も、電源遮断ＭＯＳトランジスタ６を遮断することができる。

【0030】

センサ装置１に電源が逆接続されて電圧が供給された場合には、過電圧が供給された場合および正常な電源電圧が供給されている場合とは異なり、ウエル端子１８とドレイン端子２４とが寄生ダイオード２８を介して接続され、ウエル端子１８とソース端子２１とが寄生ダイオード２９を介して接続された状態になっている。

【0031】

次に、図７により正常時、過電圧印加時、逆接時の電源遮断ＭＯＳトランジスタ６のウエル電圧およびゲート電圧を図示して動作の概要を示す。正常時および過電圧印加時は電源遮断ＭＯＳトランジスタ６のソースは電位の高い電源端子２側になる。また、ウエル電圧は寄生ダイオード２８，２９により電位の高い側の電圧が選択され、この場合、寄生ダイオード２８側から電圧が供給される。この為、ソース電圧とウエル電圧が異なることで生じるバックゲート効果を小さく抑えることができるので電源遮断ＭＯＳトランジスタ６のオン抵抗を小さくできる。電源逆接時は電源遮断ＭＯＳトランジスタ６のソースは電位の高い信号処理回路７側になる。また、ウエル電圧は寄生ダイオード２８，２９により電位の高い側の電圧が選択される。この場合、寄生ダイオード２９側から電圧が供給される。つまり、正常時および過電圧印加時とはソース端子が逆になり、また、ウエル電圧の供給元も電源端子２側から信号処理回路７側になる。この結果、電源遮断ＭＯＳトランジスタ６のソースとドレインが逆になってもバックゲート効果の影響が小さくなるので電源遮断ＭＯＳトランジスタ６は正常に動作する。つまり、ウエル端子１８を開放にすることでウエル電圧は寄生ダイオード２８，２９により電位の高い側の電圧が選択されるので、電源遮断ＭＯＳトランジスタ６のソースとドレインが入れ替わっても電源遮断ＭＯＳトランジスタ６は正常に動作できる。

【0032】

なお、ウエル端子１８を開放する場合は、ウエルから端子１８を引き出す必要はなく、端子１８を設けない構成であってもよい。

【実施例2】

【0033】

次に、本発明の第２の実施例であるセンサ装置を、図８により説明する。なお、図８は第２の実施例のセンサ装置１’および信号処理ＬＳＩ４’の構成を示している。

【0034】

第２の実施例のセンサ装置１’は第１の実施例のセンサ装置１と基本的に同じ構成であるが、信号処理ＬＳＩ４’に高抵抗３９を付加した。第１の実施例では電源遮断ＭＯＳトランジスタ６のウエル端子１８を完全に開放したが、ウエル電圧が寄生ダイオード２８，２９により電位の高い側の電圧が選択される動作を阻害しない限り、高抵抗３９を付加することは可能である。また、高抵抗３９を付加することで、正常時および過電圧印加時のソース電圧とウエル電圧を等しくできるのでバックゲート効果を完全に無くすことができる。そこで本実施例では、ウエル端子１８と電源端子２との間を高抵抗３９で接続するようにした。

【0035】

高抵抗３９の抵抗値としては、例えば数ｋΩから１ＭΩ程度にすればよい。抵抗値が前記範囲より低い場合であっても、ウエル電圧が寄生ダイオード２８，２９により電位の高い側の電圧が選択される動作を阻害しない限り適用できる。また、抵抗値が前記範囲より高い場合は、ウエル端子１８を開放した状態に近づくので、適用可能である。

【実施例3】

【0036】

次に、本発明の第３の実施例であるセンサ装置１''を、図９により説明する。なお、図９は第３の実施例のセンサ装置１''および信号処理ＬＳＩ４''の構成を示している。

【0037】

第３の実施例のセンサ装置１''は第１の実施例のセンサ装置１と基本的に同じ構成であるが、信号処理ＬＳＩ４''に高抵抗４０を付加した。第１の実施例では電源遮断ＭＯＳトランジスタ６のウエル端子１８を完全に開放したが、ウエル電圧が寄生ダイオード２８，２９により電位の高い側の電圧が選択される動作を阻害しない限り、高抵抗４０を付加することは可能である。また、高抵抗４０を付加することで、電源逆接時のソース電圧とウエル電圧を等しくできるのでバックゲート効果を完全に無くすことができる。そこで本実施例では、ウエル端子１８と信号処理ＬＳＩ４およびセンサ素子８側の電源供給線との間を高抵抗４０で接続するようにした。

【0038】

高抵抗４０の抵抗値については、実施例２で説明した高抵抗３９と同様である。

【実施例4】

【0039】

次に、本発明の第４の実施例であるセンサ装置１'''を図１０により説明する。なお、図１０は第４の実施例のセンサ装置１'''および信号処理ＬＳＩ４'''の構成を示している。

【0040】

第４の実施例のセンサ装置１'''は第１の実施例のセンサ装置１と基本的に同じ構成であるが、信号処理ＬＳＩ４'''にＭＯＳトランジスタ４１を付加した。第１の実施例では電源端子２にサージ電圧が印加された場合、電源遮断ＭＯＳトランジスタ６のゲート電圧に過電圧が印加され恐れがあるが、ＭＯＳトランジスタ４１を付加することで電源遮断ＭＯＳトランジスタ６のゲートに過電圧が入ることを防ぐことができる。そこで本実施例では、電源端子２と過電圧検出回路５の出力端子１７との間にＭＯＳトランジスタ４１のソース電極（端子）とドレイン電極（端子）とを接続して設け、ＭＯＳトランジスタ４１のウエル端子と電源遮断ＭＯＳトランジスタ６のウエル端子１８とを接続し、さらにＭＯＳトランジスタ４１のゲート電極（端子）をＭＯＳトランジスタ４１のウエル端子（電源遮断ＭＯＳトランジスタ６のウエル端子１８）と接続した構成とした。すなわち、電源遮断ＭＯＳトランジスタ６のゲート端子に静電気保護用のＭＯＳトランジスタ４１を接続した構成である。

【実施例5】

【0041】

次に、センサ装置の一実施例として、発熱抵抗体を用いた流量測定装置の実施例を、図１１を用いて説明する。図１１は、センサ素子８として発熱抵抗体１２１を用いた流量検出素子１０８を備え、信号処理回路７に流量信号調整回路１０７を備えた流量測定装置における流量検出部の構成を示す図である。なお、以下の説明では、例えば内燃機関に吸気される空気流量を測定する空気流量測定装置について説明する。また、本実施例の流量測定装置は上述した実施例１〜４のいずれのセンサ装置１，１'，１''，１'''を用いてもよい。

【0042】

本実施例の空気流量測定装置では、空気流量を検出する流量検出素子１０８と、信号処理ＬＳＩ４の中に信号処理回路７として設けられ流量検出素子１０８の出力を調整（処理）して流量信号を出力する流量信号調整処理部１０７とを備えている。なお、流量信号調整処理部１０７の中には、発熱抵抗体１２１に流れる電流を制御し、発熱抵抗体１２１の温度を制御する制御回路も設けられている。

【0043】

本実施例の空気流量測定装置は、発熱抵抗体１２１を加熱制御することにより発熱させて空気流量を測定する熱式の測定装置である。熱式の空気流量測定装置では、流れる空気の温度を検出する必要があり、図示しない吸気温度センサを用いて空気温度を検出する。本実施例では、空気（特に、内燃機関に吸入される吸気）を測定対象としているが、その他の流体を測定対象とする熱式の流体流量測定装置としても良い。

【0044】

流量検出素子１０８には、発熱抵抗体１２１と、発熱抵抗体１２１の温度に応じて抵抗値の変化する発熱抵抗体温度検出抵抗１２３と固定抵抗１２４，１２５，１２６とで構成される発熱抵抗体温度検出ブリッジ回路１２２と、発熱抵抗体１２１の風上に配置される温度検出抵抗１２８，１３１と風下に配置される温度検出抵抗１２９，１３０とで構成され、発熱抵抗体１２１の風上と風下の温度差を検出する温度差検出ブリッジ回路１２７とが配置されている。また、信号処理ＬＳＩ４に集積化された流量信号調整処理部１０７には、発熱抵抗体温度検出ブリッジ回路１２２の出力を受けて発熱抵抗体１２１に駆動電圧Ｖｈを供給する差動増幅器１３２と、温度差検出ブリッジ回路１２７の出力を受けて流量出力を生成する差動増幅器１３４とが構成されている。

【0045】

差動増幅器１３２は、発熱抵抗体温度検出抵抗１２３と固定抵抗１２４との接続部１３５の電圧Ｖ１と、固定抵抗１２５と固定抵抗１２６との接続部１３６の電圧Ｖ２との電圧差を増幅して発熱抵抗体１２１への駆動電圧Ｖｈを発生する。差動増幅器１３４は、温度検出抵抗１２８と温度検出抵抗１２９との接続部１３７の電圧Ｖ３と、温度検出抵抗１３０と温度検出抵抗１３１との接続部１３８の電圧Ｖ４との電圧差を増幅して流量出力を生成する。

【0046】

流量信号調整処理部１０７には、差動増幅器１３４の出力に対して補正や調整を行うために、演算器を含む流量信号処理部１３９が設けられている。流量信号処理部１３９で行う補正及び調整には、信号の線形化処理や種々の誤差要因に対する補正処理が含まれる。検出される流量信号は吸気温度の影響を受ける場合がある。特に発熱抵抗体１２１を用いて検出される流量信号は吸気温度の影響を受け易い。そこで、吸気温度センサの吸気温度出力を流量信号処理部１３９に入力し、流量信号処理部１３９で差動増幅器１３４の出力に対して吸気温度の影響に対する補正及び調整を行った後、流量出力として出力する。

【0047】

発熱抵抗体１２１を用いた流量検出素子１０８としては、上述した構成以外にも、発熱抵抗体１２１やブリッジ回路１２２，１２７の構成を変えた素子が存在しており、他の構成の流量検出素子を用いても良い。

【0048】

なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0049】

１，１'，１''，１'''…センサ装置、２…電源端子、３…グランド端子、４，４'，４''，４'''…信号処理ＬＳＩ、５…過電圧検出回路、６…電源遮断ＭＯＳトランジスタ、７…信号処理回路、８…センサ素子、９…入力端子、１０…抵抗、１１…抵抗、１２…ＭＯＳトランジスタ、１３…ＭＯＳトランジスタ、１４…ＭＯＳトランジスタ、１５…ＭＯＳトランジスタ、１６…抵抗、１７…出力端子、１８…ウエル端子、１９…Ｎ＋拡散、２０…Ｐ＋拡散、２１…ソース端子、２２…ゲート端子、２３…ゲート電極、２４…ドレイン端子、２５…Ｐ＋拡散、２６…Ｎ型ウエル層、２７…Ｐ型シリコン基板、２８…寄生ダイオード、２９…寄生ダイオード、３０…センサ装置、３１…電源端子、３２…グランド端子、３３…信号処理ＬＳＩ、３４…過電圧検出回路、３５…寄生ダイオード、３６…ＭＯＳトランジスタ、３７…信号処理回路、３８…センサ素子、３９…高抵抗、４０…高抵抗、４１…ＭＯＳトランジスタ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】