傳感器及實用檢測技術(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，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，特性曲線斜率不同；二極管種類相同而正向Ie不同時，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電路

采用硅二極管溫度傳感器的溫度檢測電路溫敏二極管主要特點是工藝和結(jié)構(gòu)簡單，但線性、穩(wěn)定性稍差。相對于溫敏二極管，當(dāng)溫敏三極管發(fā)射極電流保持不變時，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、溫度補償電路及其他輔助電路集成在同一個芯片上的溫度傳感器。它主要用來進行-50~150℃范圍內(nèi)的溫度測量、溫度控制和溫度補償。一般來講，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。按照輸出和功能特點，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)來測溫的。如圖4-24所示，將兩只溫敏三極管連接。對于任一只晶體管，發(fā)射極電流Ie可用下式表示將式（4-21）取對數(shù)得下式（4-21）（4-22）如果圖中兩個三極管滿足下列條件：，，且為常數(shù)（為由設(shè)計制造決定的一常數(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的絕對溫度，其特性曲線如圖4-25所示。圖4-25AD590溫度特性曲線特點：它具有測溫誤差小、動態(tài)阻抗高、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠、體積小、微功耗等優(yōu)點，適合遠距離測溫、控溫，不需要進行非線性校準(zhǔn)。圖4-26常用AD590封裝圖器件封裝形式及符號：AD590系列產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo)：（2）DS18B20DS18B20是美國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為：①單線接口僅需要一個端口引腳進行通信；②內(nèi)置64位的產(chǎn)品唯一序列號，適宜單線多點分布式測溫；③無須外部器件；④電源電壓范圍為3.0~5.5Ｖ，也可通過數(shù)據(jù)線供電；⑤測溫范圍為-55~125℃，在-10~85℃范圍內(nèi)測量誤差不超過±0.5℃；⑥二進制數(shù)字式溫度輸出從9位到12位可選；⑦12