傳感器與檢測(cè)技術(shù)第6章(4)幻燈片課件

第四節(jié)半導(dǎo)體溫度傳感器半導(dǎo)體溫度傳感器以半導(dǎo)體P-N結(jié)的溫度特性為理論基礎(chǔ)。當(dāng)P-N結(jié)的正向壓降或反向壓降保持不變時(shí)，正向電流和反向電流都隨著溫度的改變而變化，而當(dāng)正向電流保持不變時(shí)，P-N結(jié)的正向壓降隨溫度的變化而近似于線性變化，大約以-2mV/℃的斜率隨溫度變化。因此，利用P-N結(jié)的這一特性，可以對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量。1第四節(jié)半導(dǎo)體溫度傳感器半導(dǎo)體溫度傳感器利用晶體二極管與晶體三極管作為感溫元件。二極管感溫元件利用P-N結(jié)在恒定電流下，其正向電壓與溫度之間的近似線性關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于它忽略了高次項(xiàng)非線性的影響，其測(cè)量誤差較大。若采用晶體三極管代替二極管作為感溫元件，能較容易地解決這一問(wèn)題。2第四節(jié)半導(dǎo)體溫度傳感器集成溫度傳感器將溫敏晶體管、傳感驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處理電路等集成在同一芯片上的集成化溫度傳感器其最大優(yōu)點(diǎn)是直接給出正比于絕對(duì)溫度的理想的線性輸出，另外，體積小、成本低廉。因此，它是現(xiàn)代半導(dǎo)體溫度傳感器的主要發(fā)展方向之一。3第四節(jié)半導(dǎo)體溫度傳感器集成溫度傳感器集成溫度傳感器按輸出信號(hào)可分為電壓型和電流型兩種。電壓型的溫度系數(shù)約為10mV/℃；電流型的溫度系數(shù)約為1

A/℃。這就很容易從它們輸出信號(hào)的大小換算成絕對(duì)溫度，而且其輸出電壓或電流與絕對(duì)溫度成線性關(guān)系。4第四節(jié)半導(dǎo)體溫度傳感器電流型集成溫度傳感器該電路是在差分對(duì)管電路的基礎(chǔ)上，用兩只結(jié)構(gòu)完全相同的PNP管VT1和VT3分別與測(cè)溫用的兩只NPN管VT2和VT4串聯(lián)組成所謂的電流鏡PTAT。PTAT—ProportionalToAbsoluteTemperature5第四節(jié)半導(dǎo)體溫度傳感器電流型集成溫度傳感器若電流鏡PTAT核心電路中兩管增益無(wú)窮大，則可忽略集電極電流Ic隨集電極電壓Ube變化和基極電流的影響。7第四節(jié)半導(dǎo)體溫度傳感器電流型集成溫度傳感器為使VT2和VT4工作在不同的電流密度下，兩管必須采用不同的發(fā)射極面積。設(shè)VT2和VT4發(fā)射極面積之比γ＝８，則兩管的電流密度比為其面積的反比。8第四節(jié)半導(dǎo)體溫度傳感器電流型集成溫度傳感器只要在電路的兩端施加高于2Ube的電壓，R上得到的電壓為：

—VT2與VT4結(jié)面積相差的倍數(shù)K—波爾茲曼常數(shù)，K＝1.381×10-23J/Kq—電子電荷量，1.6×10-19CT—被測(cè)物體的熱力學(xué)溫度(K)9R上得到的電壓為第四節(jié)半導(dǎo)體溫度傳感器電流型集成溫度傳感器流過(guò)該電路的總電流為：10流過(guò)該電路的總電流第四節(jié)半導(dǎo)體溫度傳感器電流型集成溫度傳感器若電阻R的溫度系數(shù)為零，則電路的總電流正比于絕對(duì)溫度。若取R=358Ω，代入上式可求得電路的輸出靈敏度為_(kāi)_______。1

A/K11美國(guó)AD公司生產(chǎn)的AD590、我國(guó)產(chǎn)的SG590都是典型的電流輸出型溫度傳感器。它們的基本電路與圖6-16一樣，只是還增加了一些附加電路以提高其性能。第四節(jié)半導(dǎo)體溫度傳感器電流型集成溫度傳感器12AD590的主要特征是：(1)線性電流輸出:1

A/K，正比于絕對(duì)溫度(2)寬溫度范圍：-55~+150℃；(3)精度高：激光校準(zhǔn)精度到±0.5℃(AD590M)(4)線性好：滿(mǎn)量程范圍±0.3℃(AD590M);(5)電源范圍寬：+4~+30V。第四節(jié)半導(dǎo)體溫度傳感器電流型集成溫度傳感器13第四節(jié)半導(dǎo)體溫度傳感器采用半導(dǎo)體二極管作溫度傳感器，有簡(jiǎn)單、價(jià)廉的優(yōu)點(diǎn)，用它可制成半導(dǎo)體溫度計(jì)，測(cè)溫范圍在(0～50)℃之間。用晶體三極管制成的溫度