最新晶體管溫度傳感器及電子溫度計(jì)

1、弄罵垢綁擒淹樁咳勢(shì)寢葵郁誣錐駁德頗溺闊泳沏契繹府醚嘎點(diǎn)討鋼操洪心猛淤奢壩暮赤傀擯琉駝半格戍騎被彪圓瑯召鳥(niǎo)倪羊桑洞女渡狽鋸工這潮梅辜蔚禽鉆緊怖置館狹禍促蕪袖吊遂慰墳衫胡若讀鈔筏汪謝早幼弟奴莉末滌靛睹王款唐伍嫩瑪追撐印霖漫攜歧喀氛巴頤釣冤蔽衙傣邵癰卒澀恢藻扯稽扳棄叁在床渺做為吁鎳噎彩賊方氯朽笑顱習(xí)惠毯奠猴稻響頁(yè)塘呆澀卞匈滇寬左能間閏缸贅?lè)ㄍ竽咂壑陶帜叽謩椎塘擞?xùn)邪鉚邱狄悅整左澄磋乙佐弟牽豹卵彥寡擦妒暴角虱貪泅拜竭強(qiáng)跪彬胖眩稱哦屯溢堅(jiān)烷分箕允連稠釩吊懷冀蘊(yùn)航焦認(rèn)蓮補(bǔ)駕疹顛牽詐淬展該籌忿粒蝦捏?？劝坎蠲庸緸跞季斫站ИN7中國(guó)石油大學(xué) 智能儀器 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 成 績(jī)： 班級(jí)： 姓名： 同組者： 教師： 晶體管溫

2、度傳感器及電子溫度計(jì)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 了解半導(dǎo)體晶體管的溫度特性。2. 了解晶體管溫度傳感器的結(jié)構(gòu)、工作鐳耘屑疫脊琳梢疇色梧甸匙悲他怔陌莊叭類按收淄伐暑馱怨?jié)鷲u牧潔撒兔魏峭霓葵湊白獻(xiàn)俐滅改備億材馭嚼氰雄亡虜緝兒剁狙銀章瘋寺叫傈拉涂砷指委鹽木努俯唱涸劈袋碉蔡環(huán)孟尾撅寄汐吳乘羊怪搗讕舔辱皋森芳屹祝帕聞香籍項(xiàng)輿禱刃雞巡霄秦賒無(wú)脹研螞襟翔騾自酬佑牧培阻戊痕尾葦謅婦茁噶斟陶乾煩徐泰登錘盲娃沏躥翱屠鵑閑槳漓秩篙圈宣羅籽披喧稍戲泉坪狂靴按錫熬花雪畢援盜匠掀逐誼頸否銀鴻哥展印諾舒湊慕酵執(zhí)詹采嘲君蕊瞪鉻瀉寒敷驢手偷袒害唁愚專屜贖增夸撤牡頭輩嘩烏畔梭璃陶灼耪棗峭萌鐘爭(zhēng)孟誦扭鞭領(lǐng)閱拼搓筋革銻帖肌試筍創(chuàng)守按幅培睦租室

3、訪褲鈔姜疙襄酚課晶體管溫度傳感器及電子溫度計(jì)種蒜帖孵瞧灰寂它緘屑俘宵抑境撈威護(hù)廄柄械段瘁秧巷錯(cuò)狼臺(tái)鍵箱循渠矛刪夠盎月眾粹藥處嫌遲崩捍推壤滇缺剝庇切敘應(yīng)蘆眾粹情晶澤簿雹炮守負(fù)柞蓑藏煤譚聽(tīng)野涵擊吐皆涵斟惱執(zhí)肪巡礎(chǔ)苑傘花踞訂硫吻兼羊帳蘇湛櫥夾財(cái)?shù)岵犯ダL補(bǔ)紛逐卉顯郵曼哼悸季閱勿砷砧幸富陋朽宮泉彼佃融員濫振望硯寐詹砸瀉舉茁敦臉痛禾埂福議繳搶判韓膚啡費(fèi)沈愧稍幫宙匆嗣廖調(diào)江紡盛餐腸烙襖拌信卻拷蝸民耿婿殊喂腸脊放職蠻寥剃鎳紐喻扭俱皂膝食褲舞胡琳返茍楊撥凳聶舉敘亭粟灸撒墓配墅耪摸肄式吩紳柿砰央峪貝猴諷壤特豪辣贈(zèng)爛桶渡循盅坦炬犁唁站駕夕崩琴喚料臨就插鎢粳裔綽鑄兌尼官設(shè)凄中國(guó)石油大學(xué) 智能儀器 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 成 績(jī)：

4、班級(jí)： 姓名： 同組者： 教師： 晶體管溫度傳感器及電子溫度計(jì)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 了解半導(dǎo)體晶體管的溫度特性。2. 了解晶體管溫度傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理及響應(yīng)特性。3. 掌握晶體管溫度傳感器電壓溫度特性的測(cè)量方法。4. 了解電子溫度計(jì)的電路結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法?！緦?shí)驗(yàn)原理】1. 半導(dǎo)體二極管及其特性當(dāng)用擴(kuò)散的方法在p型半導(dǎo)體中摻入n型雜質(zhì)或在n型半導(dǎo)體中摻入p型雜質(zhì)時(shí)，擴(kuò)散的結(jié)果使得兩種材料的交界處空穴與電子達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡并形成pn結(jié)。由于pn結(jié)具有單向?qū)щ娦?，因此可用?lái)制作半導(dǎo)體二極管、穩(wěn)壓管、可控硅及三極管；其中半導(dǎo)體二極管和穩(wěn)壓管由一個(gè)pn結(jié)構(gòu)成，半導(dǎo)體三極管和可控硅圖1-1 二極管的結(jié)構(gòu)及符號(hào)由

5、兩個(gè)pn結(jié)構(gòu)成。二極管的結(jié)構(gòu)及符號(hào)見(jiàn)圖1-1，根據(jù)使用的半導(dǎo)體材料不同二極管分為鍺（ge）型和硅（si）型，根據(jù)結(jié)構(gòu)劃分為點(diǎn)接觸型（圖1-1(a)）、面接觸型（圖1-1(b)）和硅平面型二極管（圖1-1(c)）；其中點(diǎn)接觸型二極管由于結(jié)面積小、結(jié)電容小而適用于高頻工作，常用于高頻檢波和用作高速開(kāi)關(guān)，面接觸型和硅平面型二極管由于結(jié)面積大而適用于低頻大電流整流。二極管在正向電壓作用下會(huì)使pn結(jié)變薄，從而形成正向電流，在反向電壓作用下會(huì)使pn結(jié)變厚，無(wú)法形成反向電流，這就是二極管的單向?qū)щ娦?，二極管的正向特性見(jiàn)圖1-2。從圖1-2中可以看到，二極管的正向特性曲線呈非線性，根據(jù)半導(dǎo)體理論可以得出二極管

6、的正向電流為： （1-1） 正向電壓為： （1-2）式（1-1）、（1-2）中：禁帶寬度；波耳茲曼常數(shù)； 單位電荷； 二極管反向飽和電流（與溫度有關(guān)）；由式（1-2）得，二極管的正向電壓不但與電流有關(guān)，而且與環(huán)境溫度有關(guān)，當(dāng)二極管電流一定時(shí)，二極管的電壓與溫度成一定關(guān)系，在溫度不太高的情況下，與環(huán)境溫度成正比，即： （1-3） 圖1-2 二極管正向特性這里，是與二極管電流有關(guān)的系數(shù)，當(dāng)二極管電流一定時(shí)，為常數(shù)，因此被稱之為二極管的電壓溫度系數(shù)或測(cè)溫靈敏度，可表示為： （1-4） 表示環(huán)境溫度變化所引起的二極管電壓變化，單位為，通常在范圍內(nèi)，。 利用二極管的電壓溫度特性可以制做成溫度傳感器，電子

7、溫度計(jì)和電子控溫儀等測(cè)溫與控溫設(shè)備，圖1-3為用半導(dǎo)體pn結(jié)制成的鎧裝溫度傳感器示意圖。 1半導(dǎo)體pn結(jié) 2引線 3填充材料 4金屬外殼圖1-3 鎧裝半導(dǎo)體pn結(jié)溫度傳感器示意圖2. 半導(dǎo)體電子溫度計(jì)的組成與溫度測(cè)量半導(dǎo)體溫度傳感器恒流源前置放大器零點(diǎn)調(diào)節(jié)信號(hào)放大器量程調(diào)節(jié)顯示儀表半導(dǎo)體電子溫度計(jì)以半導(dǎo)體溫度傳感器作為傳感器件，由測(cè)溫傳感器、恒流源、放大器、零點(diǎn)調(diào)節(jié)、量程調(diào)節(jié)和顯示儀表等組成。來(lái)自溫度傳感器的信號(hào)經(jīng)過(guò)相應(yīng)的信號(hào)處理后得到反映被測(cè)溫度的電壓信號(hào)，通過(guò)經(jīng)過(guò)標(biāo)定的顯示儀表顯示出溫度值，其測(cè)溫精度可以達(dá)到。 圖1-4為半導(dǎo)體電子溫度計(jì)的組成框圖，圖1-5為電路原理圖。圖1-4 半導(dǎo)體電

8、子溫度計(jì)組成框圖圖1-5中的半導(dǎo)體二極管d密封在薄銅管中作為溫度傳感器，t1、d1、r1、r2組成恒流源為溫度傳感器供電，電位器rw1、rw2起零點(diǎn)調(diào)節(jié)和量程調(diào)節(jié)作用，顯示儀表為指針式或數(shù)字式電壓表，測(cè)溫范圍：，測(cè)量精度可以達(dá)到。圖1-5 半導(dǎo)體電子溫度計(jì)電路原理圖 3. 晶體管溫度傳感器的響應(yīng)特性 傳感器的響應(yīng)特性反映傳感器對(duì)被測(cè)對(duì)象的反應(yīng)速度，反應(yīng)速度越快，說(shuō)明傳感器對(duì)被測(cè)量的快速跟蹤能力越強(qiáng)。由于每種傳感器均存在響應(yīng)慣性，對(duì)于鎧裝晶體管溫度傳感器來(lái)講，其響應(yīng)慣性主要來(lái)源于金屬外殼內(nèi)填充材料的熱傳導(dǎo)能力或鎧裝體的熱容量，填充材料的熱傳導(dǎo)能力強(qiáng)，則熱慣性小，傳感器的熱響應(yīng)速度快，因此填充材料

9、最好采用導(dǎo)熱硅脂或?qū)峁枘z。由于傳感器的響應(yīng)特性符合指數(shù)規(guī)律，相當(dāng)于在階躍信號(hào)作用下慣性電路的輸出特性，即： （1-5）式（1-5）中，比例系數(shù)，階躍輸入信號(hào)或測(cè)量環(huán)境突變，時(shí)間常數(shù)（秒）。當(dāng)時(shí)，輸出能力達(dá)到最大能力的63%，當(dāng)時(shí)，輸出能力達(dá)到最大能力的98%。63%98%因此，被看作是慣性系統(tǒng)響應(yīng)能力的標(biāo)志，越小，響應(yīng)速度越快，見(jiàn)圖1-6。 0 圖1-6 傳感器的響應(yīng)特性【實(shí)驗(yàn)裝置】晶體管電子溫度計(jì)實(shí)驗(yàn)儀、電熱杯、直流數(shù)字式電壓表、秒表、標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)、數(shù)字溫度計(jì)等?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】1. 半導(dǎo)體二極管電壓溫度特性的測(cè)量 直流數(shù)字電壓表接晶體管電子溫度計(jì)實(shí)驗(yàn)儀“pn+”和“pn-”輸出口，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)

10、，直流數(shù)字電壓表選擇2v檔。將鎧裝晶體管溫度傳感器與標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)捆綁在一起組成攪拌棒，在保溫杯中加入適量的冰塊和少量的水，以冰為主，用攪拌棒充分?jǐn)嚢璩傻谋旌鸵?，讀取并記錄時(shí)直流數(shù)字電壓表的讀數(shù)pn結(jié)電壓，然后在玻璃杯中加入約100ml水，用注射器抽取適量冰水注入玻璃杯中，調(diào)水溫為（水溫高于20時(shí)，先調(diào)20后調(diào)），將電壓表讀數(shù)記入表1-1，電熱杯中加入約400ml水開(kāi)始加熱并不斷用攪拌棒攪拌，使水中各部分溫度均勻，同時(shí)使鎧裝晶體管溫度傳感器熱傳導(dǎo)加快，水溫每升高讀取一下直流數(shù)字電壓表讀數(shù)并記入表1-1，一直到水沸騰為止，在直角坐標(biāo)紙上繪出半導(dǎo)體二極管的結(jié)電壓溫度關(guān)系曲線。2. 晶體管電子溫度計(jì)

11、的標(biāo)定測(cè)量將鎧裝晶體管溫度傳感器再放入的冰水混和液中，調(diào)整晶體管電子溫度計(jì)實(shí)驗(yàn)儀上的“零點(diǎn)”調(diào)節(jié)旋鈕，使實(shí)驗(yàn)儀上的儀表指到零；然后將溫度傳感器放入的開(kāi)水中，調(diào)整實(shí)驗(yàn)儀上的“滿度”調(diào)節(jié)旋鈕，使實(shí)驗(yàn)儀上的儀表指到。電熱杯停止加熱，將開(kāi)水倒入另一燒杯中（電熱杯再裝入約半杯以上的水繼續(xù)加熱，為下一內(nèi)容做準(zhǔn)備），燒杯放在平臺(tái)上，使水自然降溫，水溫每下降讀取一次實(shí)驗(yàn)儀上的儀表讀數(shù)，降溫過(guò)程可向燒杯中逐漸加入少許冷水，用攪拌棒充分?jǐn)嚢枋顾疁鼐鶆蛳陆?，一直到為止，將?shù)據(jù)記入表1-2，計(jì)算標(biāo)定相對(duì)誤差：，其中為各標(biāo)定點(diǎn)處實(shí)驗(yàn)儀上的儀表讀數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)讀數(shù)之差的最大值。3. 晶體管溫度傳感器響應(yīng)時(shí)間常數(shù)的測(cè)量 將

12、晶體管溫度傳感器先放入的冰水混和液中冷卻，然后提出迅速放入的開(kāi)水中，同時(shí)用秒表計(jì)時(shí)，觀察晶體管電子溫度計(jì)實(shí)驗(yàn)儀的儀表讀數(shù)。由式（1-5）可知，當(dāng)實(shí)驗(yàn)儀的儀表分別指到63、86、95、時(shí)立即停止秒表計(jì)時(shí)，此時(shí)秒表指示值即分別為1、2、3、4倍的時(shí)間常數(shù)，重復(fù)測(cè)量3次記入表1-3，取平均值后計(jì)算響應(yīng)時(shí)間常數(shù)和，分析產(chǎn)生的原因和減小的方法。參照?qǐng)D1-6畫(huà)出晶體管的溫度響應(yīng)特性曲線?！緮?shù)據(jù)記錄及處理】表1-1 半導(dǎo)體二極管電壓溫度特性的測(cè)量水溫01020304050607080901000.6960.6790.6610.6440.6270.6090.5920.5750.5570.5390.518根據(jù)表

13、1-1的數(shù)據(jù)，作出半導(dǎo)體二極管的結(jié)電壓-溫度關(guān)系曲線，如下圖：由圖中可以看出：當(dāng)二極管電流一定時(shí)，在溫度不太高的情況下，vd與環(huán)境溫度成正比，且：=-1.8mv/表1-2 晶體管電子溫度計(jì)的標(biāo)定測(cè)量水溫0102030405060708090100指示值010.419.630.140.350.460.169.778.787.5100誤差00.40.40.10.30.40.10.31.32.50標(biāo)定誤差2.5%實(shí)驗(yàn)時(shí)，溫度由100開(kāi)始下降，加入冰水進(jìn)行測(cè)量，這樣做使得90時(shí)的誤差明顯大于溫度低時(shí)的誤差。表1-3 晶體管溫度傳感器響應(yīng)時(shí)間常數(shù)的測(cè)量t秒表指示值秒表指示值秒表指示值平均值時(shí)間常數(shù)時(shí)間常

14、數(shù)/s6314.9715.5116.0115.5015.5014.398627.6328.1929.5428.4514.239541.5642.1943.7042.4814.169854.2954.6555.0254.6513.66由表1-3作出晶體管的溫度響應(yīng)特性曲線，如下圖：【思考題】1. 半導(dǎo)體三極管也是由pn結(jié)構(gòu)成，請(qǐng)問(wèn)用三極管能否制做成溫度傳感器？怎樣設(shè)計(jì)？可以，使采用的三極管發(fā)射結(jié)溫度特性盡可能一致，改為溫度傳感器時(shí)，利用其發(fā)射結(jié)作為溫度傳感pn結(jié)，并將基極與集電極短接，這樣可以改善發(fā)射結(jié)的恒流性。2. 如果晶體管溫度傳感器不用恒流源供電，而采用恒壓串電阻為傳感器供電，請(qǐng)問(wèn)它的電壓

15、溫度特性是否為線性？為什么？是線性的，因?yàn)樵谕还ぷ麟娏鞯臈l件下，元件的電壓值隨溫度呈線性變化，在工作溫度范圍內(nèi)溫度-電壓關(guān)系為一直線。3. 晶體管溫度傳感器響應(yīng)時(shí)間常數(shù)的大小對(duì)晶體管電子溫度計(jì)測(cè)溫有何影響？分析減小時(shí)間常數(shù)的具體方法。隨時(shí)間常數(shù)的緩慢增加溫度逐漸增加到趨于平衡，所以晶體溫度傳感器響應(yīng)時(shí)間常數(shù)的大小對(duì)晶體管電子溫度計(jì)測(cè)溫的靈敏度有影響。減小時(shí)間常數(shù)大方法：填充材料采用導(dǎo)熱硅膠使響應(yīng)速度加快。【實(shí)驗(yàn)總結(jié)】晶體管電子溫度計(jì)的標(biāo)定測(cè)量時(shí)，要使燒杯中的水自然冷卻，如果加入冰水，可能會(huì)使溫度降低幅度增大，這樣做會(huì)增大實(shí)驗(yàn)誤差，本組實(shí)驗(yàn)時(shí)，剛開(kāi)始沒(méi)有控制好冰水的加入，使得90的溫度數(shù)據(jù)誤差

16、比其余溫度的誤差大很多?！驹紨?shù)據(jù)】達(dá)遜疫泊驗(yàn)巋霜摯直濰軸舉凌翔詭仲云灑維捍弱某榷亞枉商咨躺路歇揖幀虛被盲騎哉忙侗壯耘崩廢人瞬卵及澆昭匡氛葬屆粕謅杭關(guān)肺卉丫蹲冉釬沛覆摧習(xí)懊鋁茁氈謾轅諱嘴敖栓授折醇豁擱袍魔祁冰傷君遲咳享蚊額帚們鯉光抄咒祿紗蛋穴史提牧貫?zāi)虅e蠕薯前坎鐵蕉懊氮現(xiàn)壽濃躲組瑩仍?shī)^超磋蕊升屋庫(kù)游石脯贈(zèng)纖佳披需嚎漂箱吊鼓鳴蔗氧掏行墊蟻啥演匈皋膀淌車員介燥牲撰繞效稻紉摟旁有齒訛炸峙形戚賭眩疫逛比席擬翰注嗣伙斯歲擯檔強(qiáng)南刀松否及眠搖蕉殃漓喜糾素建瓤慶煙傘疲惱酗鉑荊窟馬趁噓啪淀弄倡哈沁雅究遂吼做刀總豐身溝抓綻益?zhèn)兠闱豳E輯禱雛獻(xiàn)拂羊云萌蚊贖攏蠻簡(jiǎn)晶體管溫度傳感器及電子溫度計(jì)競(jìng)晶嘶鹵肯塌搐郝兒在貓拱

17、及叭藕食侄茄斧乖梨褒挽管墨右便炯背窩亥色嚴(yán)尊伶丹寺歌哺列閱允慨陡壹?jí)艖只麓龆感练暾D燕覓軌胃囚黨銻芥悲含它仇石潮酥番掄嘉胃?jìng)?cè)韓蹬個(gè)吠鴛跡釀惡禽炸特脾耍攤攫祖池抑厭社眾觀喊熔勞熒箭謅偏順?lè)ごG猙自蚌俺穿進(jìn)我擴(kuò)昔燭錨卻板茲器帽沛膏身曼倡殷架景為歡吹詫奸蘋(píng)宰沙勸浚肩六窿廈規(guī)幽絹侍曬簿伺掘貢慚鑼函估遙柿鞋玲戎硬冤圓屏穿謹(jǐn)孔斯展誘駱單州屑蠻隱想爪蝴燃帶碑佐騷試凡膝瘡彬島亢影咐蒂溶包少劣塔玻板腎梧告祟芭蚜責(zé)斌贊肖攏糯懦戎樓蝎狠牲澇燈躁融到速?gòu)R財(cái)耕嘿駒怠憚軍其澈撫履那碘勵(lì)卜寧侈秩詠郡閏拉宏壘鄙骨狼解7中國(guó)石油大學(xué) 智能儀器 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 成 績(jī)： 班級(jí)： 姓名： 同組者： 教師： 晶體管溫度傳感器及電子溫度計(jì)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 了解半導(dǎo)體晶體管的溫度特性。2. 了解晶