傳感器及實(shí)用檢測(cè)技術(shù)（第三版）半導(dǎo)體、集成溫度傳感器

半導(dǎo)體溫度傳感器

利用半導(dǎo)體材料電阻率對(duì)溫度變化敏感這一特性可制成半導(dǎo)體溫度傳感器。一、半導(dǎo)體PN結(jié)溫度傳感器半導(dǎo)體溫度傳感器無(wú)結(jié)型半導(dǎo)體溫度傳感器半導(dǎo)體熱敏電阻PN結(jié)型溫度傳感器溫敏二極管溫度傳感器溫敏晶體管溫度傳感器即當(dāng)電流密度J保持不變時(shí)，PN結(jié)的正向電壓隨溫度的升高而下降，近似呈線性關(guān)系。由圖可知，正向Ie一定而二極管的種類不同時(shí)，特性曲線斜率不同；二極管種類相同而正向Ie不同時(shí)，斜率也不同。如圖所示是采用硅二極管溫度傳感器的溫度檢測(cè)電路

采用硅二極管溫度傳感器的溫度檢測(cè)電路溫敏二極管主要特點(diǎn)是工藝和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但線性、穩(wěn)定性稍差。相對(duì)于溫敏二極管，當(dāng)溫敏三極管發(fā)射極電流保持不變時(shí)，其發(fā)射結(jié)正向電壓—溫度的關(guān)系具有良好的線性度。二、集成溫度傳感器集成溫度傳感器是將溫敏晶體管、放大電路、溫度補(bǔ)償電路及其他輔助電路集成在同一個(gè)芯片上的溫度傳感器。它主要用來(lái)進(jìn)行-50~150℃范圍內(nèi)的溫度測(cè)量、溫度控制和溫度補(bǔ)償。一般來(lái)講，集成溫度傳感器具有小型化、成本低、線性好、精度高、可靠性高、重復(fù)性好及接口靈活等優(yōu)點(diǎn)。按照輸出和功能特點(diǎn)，集成溫度傳感器常分為模擬集成溫度傳感器、模擬集成溫度控制器、數(shù)字溫度傳感器和通用智能溫度控制器等。模擬集成溫度傳感器按輸出形式分為電壓型、電流型和頻率型三種。1．集成溫度傳感器工作原理圖4-24三極管發(fā)射結(jié)作感溫結(jié)溫敏三極管是用發(fā)射結(jié)來(lái)測(cè)溫的。如圖4-24所示，將兩只溫敏三極管連接。對(duì)于任一只晶體管，發(fā)射極電流Ie可用下式表示將式（4-21）取對(duì)數(shù)得下式（4-21）（4-22）如果圖中兩個(gè)三極管滿足下列條件：，，且為常數(shù)（為由設(shè)計(jì)制造決定的一常數(shù)），則兩晶體管的發(fā)射結(jié)電壓之差為（4-23）即輸出電壓與溫度成正比，此即集成溫度傳感器的工作原理。2．集成溫度傳感器介紹（1）AD590AD590是一種常用的電流輸出型集成溫度傳感器，產(chǎn)生的輸出電流值正比于所測(cè)的絕對(duì)溫度，其特性曲線如圖4-25所示。圖4-25AD590溫度特性曲線特點(diǎn)：它具有測(cè)溫誤差小、動(dòng)態(tài)阻抗高、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等優(yōu)點(diǎn)，適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫、控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)。圖4-26常用AD590封裝圖器件封裝形式及符號(hào)：AD590系列產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo)：（2）DS18B20DS18B20是美國(guó)DALLAS公司繼DS1820之后推出的一款單線接口數(shù)字溫度傳感器。它使用了在板專利技術(shù)，全部傳感器和各種數(shù)字轉(zhuǎn)換電路都被集成在一起。器件封裝形式：圖4-27DS18B20的三種封裝形式其主要特點(diǎn)為：①單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；②內(nèi)置64位的產(chǎn)品唯一序列號(hào)，適宜單線多點(diǎn)分布式測(cè)溫；③無(wú)須外部器件；④電源電壓范圍為3.0~5.5Ｖ，也可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電；⑤測(cè)溫范圍為-55~125℃，在-10~85℃范圍內(nèi)測(cè)量誤差不超過(guò)±0.5℃；⑥二進(jìn)制數(shù)字式溫度輸出從9位到12位可選；⑦12