半导体温度传感器

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温度传感器的工作原理

温度传感器的工作原理

温度传感器的工作原理
温度传感器的工作原理是通过测量物体的热量来确定其温度的。

首先,温度传感器的核心部件是一个感温元件,它可以是电阻、半导体或热电偶等。

感温元件与被测物体接触后,能够与物体内部的热量达到平衡,反映出物体的温度。

当感温元件与物体接触后,两者之间会有热量的传导。

如果感温元件是一个热敏电阻,那么它的电阻值会随着温度的变化而变化。

这是因为热敏电阻的电阻与温度呈一定的函数关系,通常可以通过查表得到。

如果感温元件是一个半导体材料,那么它的电导值则会随温度的变化而变化。

这是由于半导体材料在不同温度下的载流子浓度不同引起的。

而如果感温元件是一个热电偶,那么它由两根不同金属导线组成,在两个接点处会产生热电效应。

当接点1与被测物体接触时,会产生一个温差电势。

这个电势随着温度的变化而变化,可以通过连接的测量电路转换成一个电压信号。

无论是哪种感温元件,它们会产生一个与温度相关的电信号。

这个电信号经过放大、滤波和线性化等处理后,就可以作为输出信号供其他电子设备使用,如温度显示仪表或控制系统。

总之,温度传感器通过感温元件测量物体的热量来确定温度。

感温元件的特性与温度呈一定的关系,可以利用这种关系将物体的温度转化为一个电信号输出。

cmos温度传感器工作原理

cmos温度传感器工作原理

cmos温度传感器工作原理CMOS温度传感器工作原理(CMOS Temperature Sensors Working Principle)CMOS温度传感器是利用互补金属氧化物半导体(CMOS)技术制造的温度传感器。

它由微型电流发生器组成,通过测量运算放大电路输出的电压或电流来获取温度信息。

CMOS温度传感器的工作原理可以分为以下几个步骤:1. 温度依赖电流源(Temperature-dependent current sources):2. 线性传感器(Linear sensor):温度依赖电流经过一个线性传感器转换为一定范围内的电压或电流,该传感器通常是一个差动放大器电路。

通过调整线性传感器的增益和偏置,可以使得传感器的输出与温度成线性关系。

3. 参考电压发生器(Reference voltage generator):为了在测量过程中提供一个对比准确的参考值,CMOS温度传感器使用一个参考电压发生器生成一个固定的参考电压,用于与线性传感器的输出进行比较。

4. ADC和数字处理(ADC and digital processing):将线性传感器的输出与参考电压进行比较后,得到一个模拟电压或电流值。

通常情况下,CMOS温度传感器将使用一个模数转换器(ADC)将模拟信号转换为数字信号。

然后,经过一系列的数字处理,可以将数字信号转换为温度值。

总的来说,CMOS温度传感器利用了CMOS技术的优势,通过温度依赖电流源、线性传感器、参考电压发生器、ADC和数字处理等步骤,实现了对温度的测量和转换。

这种传感器的优点包括体积小、功耗低、精度高等,因此在许多应用领域中得到了广泛的应用。

lm35温度传感器工作原理

lm35温度传感器工作原理

lm35温度传感器工作原理
LM35温度传感器是一种基于模拟电路的温度传感器,其工作原理是通过测量温度引起的电压变化来检测温度。

具体来说,LM35温度传感器的工作原理基于温度对半导体材料电阻的变化。

当半导体材料受热时,其内部电子运动速度增加,电子与晶格碰撞频率增加,进而使得材料的电阻值发生变化。

LM35温度传感器具有一个内部微型电压调节器,它将传感器的输出电压与温度呈线性关系,每摄氏度温度变化时输出电压变化为10mV。

因此,LM35温度传感器的输出电压与温度成线性关系,可方便地与微处理器等数字设备进行接口交互,并且具有体积小、功耗低、精度高、响应速度快、抗干扰性好等优点。

它在各种工业、仪器、家电等领域中得到广泛应用。

温度传感器的制造工艺分析

温度传感器的制造工艺分析

温度传感器的制造工艺分析温度传感器的制造工艺分析1. 引言温度传感器是一种测量环境温度变化的装置,广泛应用于工业生产、环境监测、医疗诊断等领域。

本文将对温度传感器的制造工艺进行深入分析,以便更好地理解其原理和应用。

2. 基本原理温度传感器通常采用电阻、热电偶或半导体等材料构建。

其中,电阻型温度传感器根据温度变化引起电阻值的改变来测量温度;热电偶则利用材料在不同温度下产生的电动势差来进行温度测量;而半导体温度传感器则通过利用半导体材料的电学性能与温度之间的关系来测量温度。

3. 制造工艺3.1 材料选择在温度传感器的制造过程中,材料的选择非常重要。

电阻型温度传感器中常用的材料有铂、铜和镍等,这些材料具有良好的电阻温度特性。

热电偶的常用材料包括铜/铜镍、铬/铝和铁/铜等,这些材料在不同温度下产生的电动势差较大。

半导体温度传感器通常采用硅、锗或碳化硅等材料,这些材料具有良好的温度敏感特性。

3.2 制造过程制造温度传感器的过程包括以下几个关键步骤:- 材料准备:根据传感器类型和要求,选取相应的材料,并进行预处理,如铂丝拉丝和纯化等。

- 元件加工:根据设计要求,对材料进行切割、弯曲、刻蚀等加工步骤,以制作出符合传感器形状和结构的元件。

- 元件组装:将加工好的元件进行组装,并与电路板、连接线等部件进行连接,以形成完整的温度传感器。

- 测试和校准:对制造好的温度传感器进行测试和校准,以保证其测量精度和稳定性。

- 封装和包装:将测试和校准合格的温度传感器进行封装和包装,以保护其免受外界环境的干扰。

4. 工艺优化为提高温度传感器的性能和可靠性,可以采取以下工艺优化措施:- 优化材料选择:选择具有高温稳定性、低温漂移和良好热传导性能的材料,并严格控制材料的纯度和特性。

- 加工精度控制:加强对元件加工过程中的精度控制,避免因加工误差导致传感器性能不稳定。

- 封装与散热设计:合理设计温度传感器的封装结构和散热措施,以保证其在高温或特殊环境下的可靠性和稳定性。

半导体电阻率和温度的关系在实际中的应用

半导体电阻率和温度的关系在实际中的应用

半导体电阻率和温度的关系在实际中的应用
半导体的电阻率与温度有一定的关系,通常可以表示为:
ρ = ρ0 * exp(α(T - T0))
其中,ρ为半导体的电阻率,ρ0为常数,α为温度系数,T为
温度,T0为参考温度。

这一关系在实际中有以下应用:
1. 温度传感器:利用半导体的温度系数,可以制作温度传感器,即根据半导体电阻率随温度变化的特性,来测量环境的温度。

例如,根据硅的温度系数制作的热敏电阻和热敏电阻器,常用于温度测量和控制。

2. 温度补偿:半导体器件的性能会随温度的变化而发生变化,使用半导体的温度系数可以进行温度补偿,从而提高器件的稳定性和精度。

例如,在电子电路设计中,通过测量半导体电阻率的变化来进行温度补偿,以确保电路的稳定工作。

3. 热敏元件:半导体的电阻率与温度的关系可以用于制作热敏元件,例如热敏电阻、热敏电流源等。

这些热敏元件可以根据温度的变化来控制电路中的电流、电压等参数。

4. 热管理:半导体电阻率与温度的关系可以用于热管理,即通过监测半导体器件的温度变化,来控制散热风扇、热散片等散热设备的工作状态,以保持器件在安全温度范围内工作。

总之,半导体电阻率与温度的关系在实际中具有广泛的应用,包括温度传感器、温度补偿、热敏元件和热管理等领域。

pn结温度传感器的基本原理和应用

pn结温度传感器的基本原理和应用

pn结温度传感器的基本原理和应用1. 原理介绍1.1 pn结温度传感器的结构pn结温度传感器是一种基于半导体材料的温度测量装置。

它基于pn结的温度特性来测量温度的变化。

pn结温度传感器由两个不同类型的半导体材料构成,形成一个pn结。

1.2 pn结温度传感器的工作原理在室温下,pn结温度传感器的导电特性受温度的影响。

当温度升高时,pn结的电阻会相应增加,反之亦然。

这是由于温度的变化会改变半导体材料内的载流子浓度,从而影响其导电特性。

1.3 pn结温度传感器的温度特性pn结温度传感器的温度特性可通过温度系数来描述。

温度系数是指当温度变化时,pn结的阻值变化的百分比。

不同材料的pn结温度传感器具有不同的温度系数,通常在数据手册中可以找到。

2. 应用领域2.1 工业领域•环境监测:pn结温度传感器可以用于测量环境中的温度变化,以监测工业场所的温度。

•温度控制:pn结温度传感器可以与温度控制装置配合使用,实现对工业过程中的温度进行可靠控制和调节。

2.2 农业领域•温室监测:pn结温度传感器可以嵌入温室内,用于监测温室内的温度变化,以便合理调节温室的环境。

•温度调节:pn结温度传感器可以用于农田灌溉系统中,根据实时温度数据调节灌溉水的温度,提高作物生长效率。

2.3 汽车领域•发动机温度控制:pn结温度传感器可以安装在汽车发动机上,实时监测发动机的温度,以防止过热或过冷。

•车内温度控制:pn结温度传感器可以用于监测车内温度,根据实时的温度变化进行自动调节车内的空调系统。

3. pn结温度传感器的优势•高灵敏度:pn结温度传感器对温度的变化非常敏感,能够准确测量温度的变化。

•快速响应:pn结温度传感器的响应时间非常短,可以实时监测温度的变化。

•节能环保:pn结温度传感器使用半导体材料,具有低功耗和长寿命的特点,符合节能环保的要求。

4. 使用注意事项•避免过高温度:pn结温度传感器的工作温度范围有限,超过其额定温度范围可能会造成损坏。

温度传感器的基本原理

温度传感器的基本原理
温度传感器的基本原理是利用物质在温度变化下产生的一些特性来进行温度测量。

常见的温度传感器有热电偶、电阻温度计和半导体温度传感器。

热电偶是利用两种不同金属的热电势差随温度变化的特性来测量温度的。

当两种金属连接成回路后,接触处会产生一个电势差,这个电势差随温度变化而发生变化。

通过测量这个电势差,可以确定温度的值。

电阻温度计则是利用金属电阻在温度变化下产生的电阻变化特性来进行温度测量的。

通常使用铂电阻作为传感器材料,其电阻值随温度的变化呈现一定的关系。

通过测量电阻的大小,可以推算出温度的值。

半导体温度传感器则是利用半导体材料在温度变化下电阻或电压的变化特性来进行温度测量的。

半导体材料的电阻或电压与温度有一定的关系,通过测量这些变化,可以获得温度的数值。

这些温度传感器的基本原理都是利用物质在温度变化下产生的特性来实现温度的测量。

不同传感器的原理有所差异,但都能够根据物质的特性来准确地测量温度的变化。

电子温度传感器的工作原理

电子温度传感器的工作原理电子温度传感器是一种广泛应用于工业和科学领域的传感器,用于测量物体的温度。

它通过感知和转换温度信号,将温度转化为电信号输出,提供准确而可靠的温度测量结果。

本文将介绍电子温度传感器的工作原理,并探讨其在实际应用中的重要性和优势。

一、热电效应传感器一种常见的电子温度传感器是基于热电效应的原理。

该传感器利用两种不同金属在不同温度下产生的热电动势差,通过测量热电偶电压来确定温度。

在热电偶传感器中,通常使用两种金属(如铜和铁)制成两条导线,它们的一端连接在一个焊接点上,称为冷焊点。

当热电偶的冷端与被测物体的温度不同时,热电偶的两个焊接点之间会产生温差,导致两种金属之间产生热电动势差。

这种热电动势差通过导线传输到测量仪器中,通过测量热电偶电压,可以计算出被测物体的温度。

热电偶传感器具有响应速度快、测量范围广、结构简单等优点,广泛应用于工业自动化控制和实验室测量等领域。

二、热敏电阻传感器另一种常见的电子温度传感器是基于热敏电阻的原理。

热敏电阻传感器是一种能随温度变化而改变电阻值的元件,其电阻值与温度之间存在着一种确定的函数关系。

热敏电阻传感器通常采用金属氧化物陶瓷材料制造,如铂、镍或钴。

这些材料在不同温度下的电阻值会有所不同,温度升高时,电阻值下降;温度降低时,电阻值增加。

通过测量热敏电阻的电阻值,可以反推出被测物体的温度。

热敏电阻传感器具有响应速度快、精度高、抗干扰能力强等优点,广泛应用于家用电器、汽车、医疗设备等领域。

三、半导体温度传感器半导体温度传感器是另一种常用的电子温度传感器,主要基于半导体材料的温度特性来进行温度测量。

半导体材料的电阻值在不同温度下会发生变化,根据这种变化可以确定温度。

半导体温度传感器通常使用硅或硅锗等材料制成。

它们具有体积小、精度高、响应速度快等优点,并且可以通过芯片集成技术集成到其他电子设备中,实现更高级别的温度控制和监测。

半导体温度传感器在电子设备、环境监测、医疗诊断等领域具有广泛的应用前景。

ntc温度与结温

ntc温度与结温NTC温度与结温NTC(Negative Temperature Coefficient)温度传感器是一种应用广泛的温度传感器,其特点是温度越高,电阻值越小。

NTC温度传感器的工作原理是基于半导体材料的温度敏感特性,当温度升高时,半导体材料的电阻值会下降。

结温,也称为极限温度或最高温度,是指NTC温度传感器在正常工作条件下可以承受的最高温度。

结温是衡量NTC温度传感器性能的重要指标,它直接影响着传感器的可靠性和稳定性。

NTC温度传感器的结温一般由制造商在生产过程中进行测试和标定,并在产品规格书中进行标注。

在选择和使用NTC温度传感器时,必须确保被测温度不超过传感器的结温,否则会导致传感器失效或损坏。

在实际应用中,NTC温度传感器的结温取决于多个因素,如材料的热导率、绝缘性能、封装方式等。

为了提高NTC温度传感器的结温,制造商通常会采用优质材料、合理的封装设计和先进的工艺技术。

在一些高温环境下,例如汽车发动机、电动机等工业领域,需要使用高结温的NTC温度传感器。

这些传感器通常采用陶瓷封装或金属封装,能够在高温环境下稳定工作。

此外,还可以通过增加传感器的保护措施,如使用隔热材料、散热装置等,来提高传感器的结温。

对于一般的家用电子设备和工业控制系统,NTC温度传感器的结温一般为100℃左右。

这种温度范围内,NTC温度传感器可以满足大多数的温度测量需求。

但在一些特殊应用中,如高温炉、热处理设备等,需要使用结温更高的NTC温度传感器。

在选择NTC温度传感器时,除了结温外,还需要考虑其他因素,如测量精度、响应时间、尺寸和价格等。

根据具体的应用需求,可以选择不同结构和规格的NTC温度传感器。

NTC温度传感器是一种常用的温度测量设备,其温度与电阻值之间呈负相关关系。

结温是NTC温度传感器的重要指标,它直接影响着传感器的可靠性和稳定性。

在选择和使用NTC温度传感器时,必须确保被测温度不超过传感器的结温,以保证传感器的正常工作和长寿命。

lecture4.2温度传感器(PN结温度传感器)


(二)晶体管温度传感器
晶体管集电极电流恒定条件下,发射结上的正向电压随温度 上升而近似线性下降。 三极管发射极电流包括三部分: 1,扩散电流。 2,空间电荷区中的复合电流。 3,表面复合电流。 但仅有扩散电流能够到达集电极,后两种电流成分作为基极 电流漏掉,这使得晶体管表现出比二极管更好的线性和互换 性。
Lec5 半导体PN结型温度传感器
徐江涛 天津大学电信学院
半导体PN结型温度传感器概述
半导体温度传感器按其工作原理可分为半导体单 晶制成的非结型温度传感器和具有PN结的半导体 温度传感器两种类型。 本节详细讲述后者的原理及其应用。

PN结型温度传感器概述
利用PN结的温度特性可制成PN结温度传感器, 分为以下两类: 二极管温度传感器 晶体管温度传感器
其工作温度范围为-55~+150℃, 灵敏度为10mV/K。
3,测量温差的方法
41页图1-57
V0 (T2 T1 ) 1A / K 10k (T2 T1 ) 10mV / ℃



两只AD590测试电流分别为I1、I2,则温差电流ΔI与温差 (T2-T1)成正比。温差电流ΔI加至运算放大器UA741的反 相输入端,可得到运算放大器输出电压V0。 利用1.0级1V直流电压表可读出0~100℃的温差。若两 点温差很小,应该用直流毫伏计测量温差,以减小读数误 差。 RP是校准电位器,使T2=T1和ΔT=0时电压表读数为零。
晶体管温度传感器
2.晶体管温度传感器的结构温敏传感器电路是由一只运 算放大器和一个温敏三极管组成。电容C的作用是防止 寄生振荡。温敏三极管作为反馈元件跨接在运放的反向 输入端和输出端,基极接地。这样使得发射极为正偏,集 电极几乎零偏。这是因为运放的反向输入端为虚地。 晶体管的集电极Ic 仅取决于电阻Rc和电源电压E即Ic=E/Rc, 而与温度无关,从而保证了恒流源工作条件,使电压Vbe随T 近似线性下降。
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半导体温度传感器传感器是一种物理装置或生物器官,能够探测、感受外界的信号、物理条件(如光、热、湿度)或化学组成(如烟雾),并将探知的信息传递给其他装置或器官。

国家标准GB766587对传感器下的定义是:“能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成”o传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

传感器属于信息技术的前沿尖端产品,尤其是温度传感器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域,数量高居各种传感器之首。

半导体传感器是利用某些半导体的电阻随温度变化而变化的特性制成的。

半导体具有很宽的温度反应特性,各种半导体的温度反应区段不同。

传感器的作用人们为了从外界获取信息,必须借助于感觉器官。

而单靠人们自身的感觉器官,在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。

为适应这种情况,就需要传感器。

因此可以说,传感器是人类五官的延长,又称之为电五官。

新技术革命的到来,世界开始进入信息时代。

在利用信息的过程中,首先要解决的就是要获取准确可靠的信息,而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。

在现代工业生产尤其是自动化生产过程中,要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数,使设备工作在正常状态或最佳状态,并使产品达到最好的质量。

因此可以说,没有众多的优良的传感器,现代化生产也就失去了基础。

在基础学科研究中,传感器更具有突出的地位。

现代科学技术的发展,进入了许多新领域:例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙,微观上要观察小到cm的粒子世界,纵向上要观察长达数十万年的天体演化,短到s的瞬间反应。

此外,还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究,如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。

显然,要获取大量人类感官无法直接获取的信息,没有相适应的传感器是不可能的。

许多基础科学研究的障碍,首先就在于对象信息的获取存在困难,而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现,往往会导致该领域内的突破。

一些传感器的发展,往往是一些边缘学科开发的先驱。

传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。

可以毫不夸张地说,从茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各种复杂的工程系统,几乎每一个现代化项目,都离不开各种各样的传感器。

由此可见,传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用,是十分明显的。

世界各国都十分重视这一领域的发展。

相信不久的将来,传感器技术将会出现一个飞跃,达到与其重要地位相称的新水平。

温度传感器是电子产品设计中最常用的电子元件之一。

随着IC集成度的提高,以及笔记本电脑、移动终端、PDA等便携式设备的普及,功耗散热问题变得越来越突出。

只有对芯片的工作温度进行精确的控制,才能保证设备稳定工作。

传统的热敏电阻虽然具有价格低廉等优势,但体积大、输出信号单一、功耗大、线性度不佳等因素制约着热敏电阻在高端电子产品中的应用。

半导体温度传感器随着大批量生产,售价已经降得很低,功能强大同时体积也可以做得很小,并具有良好的线性度一、温度传感器原理温度是一个基本的物理量,自然界中的一切过程无不与温度密切相关温度传感器是最早开发,应用最广的一类传感器。

温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器。

在半导体技术的支持下,相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。

温度传感器有四种主要类型:热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(RTD)和IC温度传感器。

IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。

1、接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触,又称温度计。

温度计通过传导或对流达到热平衡,从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。

一般测量精度较高。

在一定的测温范围内,温度计也可测量物体内部的温度分布。

但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差,常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。

2、非接触式温度传感器的敏感元件与被测对象互不接触,又称非接触式测温仪表。

这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速(瞬变)对象的表面温度,也可用于测量温度场的温度分布。

非接触测温优点:测量上限不受感温元件耐温程度的限制,因而对最高可测温度原则上没有限制。

对于1800°C以上的高温,主要采用非接触测温方法。

随着红外技术的发展,辐射测温逐渐由可见光向红外线扩展,700°C以下直至常温都已采用,且分辨率很高。

二、智能温度传感器发展的新趋势进入21世纪后,智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。

1、提高测温精度和分辨力在20世纪90年代中期最早推出的智能温度传感器,采用的是8位A/D转换器,其测温精度较低,分辨力只能达到1°C。

目前,国外已相继推出多种高精度、高分辨力的智能温度传感器,所用的是旷12位A/D转换器,分辨力一般可达0.5'0.0625°Co2、增加测试功能新型智能温度传感器的测试功能也在不断增强。

智能温度传感器正从单通道向多通道的方向发展,这就为研制和开发多路温度测控系统创造了良好条件。

智能温度传感器都具有多种工作模式可供选择,主要包括单次转换模式、连续转换模式、待机模式,有的还增加了低温极限扩展模式,操作非常简便。

对某些智能温度传感器而言,主机(外部微处理器或单片机)还可通过相应的寄存器来设定其A/D转换速率,分辨力及最大转换时间。

智能温度控制器是在智能温度传感器的基础上发展而成的。

3、可靠性及安全性设计传统的A/D转换器大多采用积分式或逐次比较式转换技术,其噪声容限低,抑制混叠噪声及量化噪声的能力比较差。

新型智能温度传感器普遍采用了高性能的工-△式A/D转换器,它能以很高的采样速率和很低的采样分辨力将模拟信号转换成数字信号,再利用过采样、噪声整形和数字滤波技术,来提高有效分辨力。

EA式A/D转换器不仅能滤除量化噪声,而且对外围元件的精度要求低。

三、半导体温度传感器测温原理及其关键技术硅基IC电路中,可实现温度传感功能的元器件主要有集成电阻器、二极管、双极晶体管、MOS晶体管。

当然,还有各种利用MEMS工艺制造的热敏电阻器、热电偶等,但目前基本上还与CMOS工艺不兼容。

1、双极晶体管温度传感器二极管的电流包括扩散电流和耗尽层、表面层里的产生复合电流,后者在双极晶体管的基极互相抵消,所以,正向偏置的双极晶体管的集电极电流IC基本上都是纯扩散电流,若利用高精度电流源,令2个匹配晶体管的集电极电流相同,AVBE将和绝对温度成正比。

但这样得到的温度电压曲线起点是绝对零度,对于50〜150°C的测温范围,电压输出不是0〜5V,对于后端A/D来说,需要额外的电平移动电路。

通过构造Vf=aVptatVBEl和Vref=VBEl+aVptat可以得到任意的过零点TZ以及几乎不随温度变化的恒压源。

采用BJT的优点是低成本、长期稳定性、高灵敏度、可预测性较高,以及相关温度的时间非依赖性。

缺点是受自生成熟、工艺容差的影响,以及热循环后信号有小漂移和小数量级的非线性。

为了工艺兼容,需要采用寄生三极管技术实现,主要有2种结构:纵向双极晶体管,横向双极晶体管。

2、CMOS温度传感器利用CMOS构建温度传感器一般有2种途径。

其一是利用MOS管的亚阈值区构造MOS管的PTAT,灵敏度可达1.32mV/。

C,但对偏置源的依赖有100mV/V,且高温下会产生漏电,因对阈值电压VT依赖大,在高性能要求时,必须有大范围的微调和校准,不具备长期稳定性;另一途径是通过强反型状态下,MOS管的载流子迁移率U与VT和温度的关系加以测量。

基于此有5种设计方案:即只基于卩随温度的改变;只基于VT随温度的改变;同时考虑VT和卩2个变量;利用MOS器件的零温度系数点,以及利用逻辑门延时随温度增加的原理来构建的数字环振。

CMOS 温度传感器和基于寄生BJT的温度传感器相比的主要优势在于模型精确,受封装影响小,在AC电源下衬底漏电小,且占用芯片面积小等优势,但其主要的缺点是受工艺波动的影响要大于后者,所以,产业界目前仍普遍采用CVBT技术。

3、半导体温度传感器输出方式采用模拟输出的温度传感器需要外加线性化电路及校准,因此,会使成本增加。

而数字化接口或频率输出能使性能更可靠,即使在量产时仍能保持其精确度。

频率输出通常采用的方法是做一个环形振荡器或张驰振荡器。

前者会受VDD变化的影响,而后者理论上与VDD无关。

两者都基于相同的原理,通过对电容器的充放电产生振荡,充放电电流来源于某个温度敏感元件。

为了数字接口输出,有通过片上计数器实现,其主要缺点是面积大;另一种方案是米用片上集成A/D,然后,通过I2C 等总线协议输出。

结论温度传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。

该领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高,随着新一代温度传感器的开发和产业化,竞争也将变得日益激烈。

参考文献1•缪家鼎,徐文娟,牟同升.《光电技术》•杭州:浙江大学出版社2.张英,王海容,蒋庄德.《半导体吸收式光纤温度传感器的研究》.《压电与声光》3.曾光奇,胡均安,卢文祥.《工程测试技术基础》华中科技大学出版社姓名:许振班级:机自2班学号:309。

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