《传感器技术与应用》课件-12.4集成温度传感器

传感器技术与应用12.4

集成温度传感器概述目前国内外普遍应用的集成温度传感器如:AD590、AD592、TMP17、LM135等。

模拟集成温控模块是可编程的温控开关模块。如:LM56、AD22105等温敏元件有热敏电阻，热敏二极管、三极管等集成温度传感器把热敏晶体管和外围电路、放大器、偏置电路及线性电路制作在同一芯片上，构成一体化的专用集成器件。是可以完成温度测量及模拟信号输出的专用IC。概述集成温度传感器利用晶体管PN结的电流、电压特性与温度的关系进行温度测量，由于PN结受耐热性能的限制，一般测量温度范围在150℃以下。特点：集成温度传感器具有体积小、反应快、线性好、价格低等优点。UbeIb150℃25℃0.30.60.9二极管PN结温度特性（PTAT）绝对温度比例电路

Proportiondtoabsolutetemperature12.4.1集成温度传感器测温原理绝对温度比例电路，由V1、V2两只互相匹配、性能完全相同的温敏晶体管构成差分对管；集电极电流分别为I1、I2是由恒流源（晶体管）提供；电阻R上的电压

ΔVbe

是两个晶体管发射结电压差。

集成温度传感器（PTAT）基本电路原理图所谓绝对温度比例是，利用两个晶体管发射极的电流密度在恒定比例下工作时，基极—发射极之间电压VBE的差与温度呈线性关系。12.4.1集成温度传感器测温原理

ΔVBe

正比于绝对温度T，只要保证

ΔVBe

的比恒定，就可以使

I1/I2

与温度T

为单值函数。式中:K0——波尔滋曼常数；T

——绝对温度;

q——电子电荷量；

——V1、V2发射极面积比。γ因为集电极电流比可等于集电极电流密度比：只要保证两只晶体管的集电极电流密度比不变，电阻R上的电压

ΔVBe

就可以正比于热力学温度T。由方程式可见：12.4.1集成温度传感器测温原理12.4.1集成温度传感器测温原理电阻R上的电压差

ΔVBe

取决与发射结面积比

γ

。实际制作时，特意将V1、V2发射结面积作的不相等，面积比为

γ

。VT2的发射极设计成条形，VT1

用同样条形并联，可严格控制结的面积，两管面积比变为简单的条数比；而面积比

γ

的大小决定了灵敏度大小。12.4.2集成温度传感器信号输出方式电路输出为：1）电压输出型输出电压正比于绝对温度；V1、V2的发射结压降之差

ΔVBe

全部落在电阻R1上，流过R1上电流为：可见输出电压U0与绝对温度T成正比关系12.4.2集成温度传感器信号输出方式2）电流输出型V1、V2是结构对称的晶体管作为恒流源负载；V3、V4是测温用晶体管，V3发射结面积是V4管的8倍（γ=8），流过电路的总电流是：若R=358Ω，得电路输出温度系数为温度变化1开尔文，输出电流1μA电流输出型电路12.4.3AD590集成温度传感器典型温度传感器——AD590典型电流输出型集成温度传感器有AD590--美国AD公司生产；

SG590--国内同类产品。测温范围-50～+150℃；器件电源电压4～30V；小于3V时灵敏度随外加电压增加而增加，所以电源必须大于4V。AD590封装VI/μA1234+150℃+25℃-55℃+-AD590视为电流源12.4.3AD590集成温度传感器AD590定标方法AD590在摄氏温度25℃（298.15K）时，理想输出为298.15μA，实际存在误差；可通过电位器调整，使输出电压满足1mV/K（1μA/K）的关系。一点校正法，仅对某点温度进行校准，AD590在25℃时，输出电流并非298.15μA时，调节R电阻，使输出值为298.15mV。一点校正法12.4.3AD590集成温度传感器两点校正法先对AD590在0℃温度调节，调节R1，使输出VOUT

=0；再将AD590置于100℃温度，调节R2，使VOUT=10V；使输出电压温度系数值为100mV/℃。两点校正法12.4.3AD590集成温度传感器AD590典型应用温控电路T↑时比较器LM311的3脚