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1、1,第四节 半导体温度传感器,半导体温度传感器以半导体P-N结的温度特性为理论基础。 当P-N结的正向压降或反向压降保持不变时，正向电流和反向电流都随着温度的改变而变化，而当正向电流保持不变时，P-N结的正向压降随温度的变化而近似于线性变化，大约以-2mV/的斜率随温度变化。 因此，利用P-N结的这一特性，可以对温度进行测量。,2,第四节 半导体温度传感器,半导体温度传感器利用晶体二极管与晶体三极管作为感温元件。 二极管感温元件利用P-N结在恒定电流下，其正向电压与温度之间的近似线性关系来实现，由于它忽略了高次项非线性的影响，其测量误差较大。 若采用晶体三极管代替二极管作为感温元件，能较容易地
2、解决这一问题。,3,第四节 半导体温度传感器,集成温度传感器 将温敏晶体管、传感驱动电路、信号处理电路等集成在同一芯片上的集成化温度传感器 其最大优点是直接给出正比于绝对温度的理想的线性输出，另外，体积小、成本低廉。因此，它是现代半导体温度传感器的主要发展方向之一。,4,第四节 半导体温度传感器,集成温度传感器,集成温度传感器按输出信号可分为电压型和电流型两种。 电压型的温度系数约为10mV/； 电流型的温度系数约为1A/。 这就很容易从它们输出信号的大小换算成绝对温度，而且其输出电压或电流与绝对温度成线性关系。,5,第四节 半导体温度传感器,电流型集成温度传感器,该电路是在差分对管电路的基础
3、上，用两只结构完全相同的PNP管VT1和VT3分别与测温用的两只NPN管VT2和VT4串联组成所谓的电流镜PTAT 。 PTATProportional To Absolute Temperature,6,第四节 半导体温度传感器,电流型集成温度传感器,两PNP管具有完全相同的结构和性能，且发射极偏压相同，故流过VT2和VT4的集电极电流在任何温度下始终相等。,7,第四节 半导体温度传感器,电流型集成温度传感器,若电流镜PTAT核心电路中两管增益无穷大，则可忽略集电极电流Ic随集电极电压Ube变化和基极电流的影响。,8,第四节 半导体温度传感器,电流型集成温度传感器,为使VT2和VT4工作在不
4、同的电流密度下，两管必须采用不同的发射极面积。设VT2和VT4发射极面积之比，则两管的电流密度比为其面积的反比。,9,第四节 半导体温度传感器,电流型集成温度传感器,只要在电路的两端施加高于2Ube的电压，R上得到的电压为：,VT2与VT4结面积相差的倍数 K波尔兹曼常数，K1.38110-23J/K q电子电荷量，1.610-19C T被测物体的热力学温度(K),10,R上得到的电压为,第四节 半导体温度传感器,电流型集成温度传感器,流过该电路的总电流为：,11,流过该电路的总电流,第四节 半导体温度传感器,电流型集成温度传感器,若电阻R的温度系数为零，则电路的总电流正比于绝对温度。 若取R
5、=358，代入上式可求得电路的输出灵敏度为_。,1A/K,12,美国AD公司生产的AD590、我国产的SG590都是典型的电流输出型温度传感器。它们的基本电路与图6-16一样，只是还增加了一些附加电路以提高其性能。,第四节 半导体温度传感器,电流型集成温度传感器,13,AD590的主要特征是： (1)线性电流输出: 1A/K，正比于绝对温度 (2)宽温度范围：-55+150； (3)精度高：激光校准精度到0.5 (AD590M) (4)线性好：满量程范围0.3 (AD590M); (5)电源范围宽：+4+30V。,第四节 半导体温度传感器,电流型集成温度传感器,14,第四节 半导体温度传感器,采用半导体二极管作温度传感器，有简单、价廉的优点，用它可制成半导体温度计，测温范围在(050)之间。 用晶体三极管制成的温度传感器测量精度高，测温范围较宽，在(-50150)之间，因而可用于工业、医疗等领域的测温仪器或系统。 各种结构的晶体管温度传感器，它们具有很好的长期稳定性。,
