第3章半导体温度传感器基础.pptVIP

传感器的分类 温度传感器按使用的方式可分为两大类：测温时使传感器与被测物体直接接触的称为接触型温度传感器；传感器与被测物体不接触，而是利用被测物体发出的热辐射来测量的称为非接触型温度传感器。 温度是一个状态量，从超低温到超高温，范围极宽。同时，由于测量对象繁杂多样，因而没有任何一种温度传感器能够覆盖整个温度范围而又能满足一定的测量精度，而只能根据不同温度范围和不同检测对象，恰当地选择不同的传感器。 四、类别温度范围 类别温度范围是指在零功率的条件下，热敏电阻可连续工作的环境温度范围，不同类型或不同型号的热敏电阻，具有不同的类别温度范围。通常在相应的产品详细规范中给出。 五、热敏电阻的最大功率（Pmax） 　热敏电阻的最大功率是指在25度静止空气中，能长期施加在元件上的最大功耗。 时间常数的物理意义 热敏电阻在零功率状态下，当环境温度从一个特定值相另一个特定值变化时，电阻体温度变化了这两个特定温度之差的63.2%所用的时间。 半导瓷热敏电阻的制备工艺流程 曲线Ⅰ上Tb为开关温度，对应的零功率电阻Rb为开关电阻值。开关温度是由材料的居里温度决定的。常用的PTC热敏电阻的开关温度，从０度到340度每隔10度一档系列化。居里温度的移动是通过改变材料的配方实现的。开关温度表征开关型PTC热敏电阻器的电阻值产生阶跃增大时的温度，工程上一般规定阻值增大到最小电阻值Rmin的2倍时的温度。Rp为直热式PTC热敏电阻的平衡点电阻，指在25度静止空气中，对PTC元件施加最大工作电压Vmax（指热敏电阻能够长期稳定工作在开关状态下的最大电压），当电阻体的温度平衡时所具有的电阻值。平衡点电阻对应的温度 三、PTC热敏电阻的应用 PTC热敏电阻器的应用十分广泛，如温度传感器、过热、过电流保护、无触点开关、恒温恒热体等。目前已有数十种产品应用在不同场合。下面简单介绍用于温度传感器及无触点开关的几个例子。 　３.过热保护 　　PTC热敏电阻用作防灾及电器过热保护的领域很多，具有简单、可靠、低成本的优点。过热保护分直接保护和间接保护两种方式。在小电流场合，可把PTC元件直接串入负载中，对被保护部件进行过热保护。对于大电流的场合，可通过继电器、晶体管电路等对被保护装置进行保护。但无论采用哪种方式，都必须把PTC元件 ４.电流—时间特性的应用 （１）自动消磁电路 自动消磁电路是指自动消除彩色电视机显象管内阴罩上之剩余磁场，以保证色彩纯正的电路。消磁原理是消磁线圈与热敏 　　在电平衡载流子注入的条件下，流过PN结的正向电流还可近似用下式描述： ２.半导体二极管温度传感器的应用 　Si单晶二极管用作温度传感器，有简单、价廉的优点，但互换性差是其最大缺点。用二极管作为温度传感器制成的半导体温度计，温度在０～50℃之间变化时，输出电压的变化范围为０～１V，因而有足够的灵敏度。 二、晶体管温度传感器 硅晶体管的基极和发射极之间的电压Vbe约有-2mV／℃的温度系数。利用这种现象制成高精度、超小型的温度传感器。测量范围在-50~+250 ℃左右。由于这种传感器适于批量生产，又可与放大电路一起制成集成化温度传感器，因此近年来发展很快。 ３.晶体管温度传感器的应用　 １.基本原理 　IC温度传感器的设计原理是，利用集电极电流比为一定的两个晶体管的Vbe之差　 ΔVbe与温度的依赖关系，来制作温度传感器。显而易见，选择二个特性相同的晶体管，使它们工作在不同的电流下，利用它们的发射极电压之差来测温，有可能获得性能优良的温度传感器。 ２.电压输出型IC温度传感器　 图3-18分别是IC温度传感器的电原理图和原理框图。Vbe经后级放大器放大后，可使传感器随温度变化的输出，产生10mV/℃的变化量 ３.电流输出型IC温度传感器 电流输出型IC温度传感器，如图3-19所示。IC设计时，取V3发射极面积为V4发射极面积的８倍，于是，电阻R上的电压输出为 ４.IC温度传感器的应用 　通常流过传感器的电流应限制在1mA左右，是通过调整串联电阻来决定的。测量灵敏度为-10mV/K。 　使用多个电流输出型IC传感器，串联电路时可测最低温度，并联时可测平均温度。 作业 1。用PTC 设计一个大功率晶体管保护电路，给出设计参数，说明工作原理。 2。 用电桥和指针表 PTC电阻设计一个测温仪器，给出你的设计工程方案。 小、响应快、精度高、高温稳定性好，适用于作200℃以上的温度测量。 　　（２）圆片型 　　输出功率可根据尺寸大小调整，150 ℃下稳定性好，适用于作100 ℃以下的温度补偿。采用不同阻值、不同B值的片子相互串联并联搭配共同封装在同一外壳里，可制成互换性好的高精度热敏电阻，可用于对响应时间要求不高的测量场合。 　　（３）方片型 　　250 ℃下有良好的稳定性。适用于200 ℃以