pn结温度传感器热效应(基于pn结的温度传感器)

海潮机械 2022-12-25 23:51 编辑:admin 292阅读

1. 基于pn结的温度传感器

PN结半导体温度传感器在使用中过程中要注意必须将PN结反偏于电路中。

2. 基于pn结的温度传感器在现代生活

测温原理,随温度变化PN结的阻值发生变化。测温条件是PN组成电桥的一条臂,由恒压源供电桥或者用恒流源对PN结供电,测量二端电压,转换成温度显示

由半导体理论可知,在正向恒流供电条件下,PN结的正向压降与绝对温度T有线性关系,即正向压降几乎随温度升高而线性下降,这就是PN结测温的理论依据。

所以做温度传感器时,要注意施加正向恒流,例如10uA,这样才会比较准确,如果只加正向电压,那么准确性就下降了。

采用不同的掺杂工艺,通过扩散作用,将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体(通常是硅或锗)基片上,在它们的交界面就形成空间电荷区称为PN结。PN结具有单向导电性,是电子技术中许多器件所利用的特性,例如半导体二极管、双极性晶体管的物质基础。

3. pn结温度传感器应用

PN结正向压降与温度关系的研究 一、 实验简介: 众所周知,经常使用于温度的传感器有热电偶,测度电阻器和热敏电阻,红外测温仪等。其中,PN结温度传感器具有灵敏度高,线性好,响应快易于集成化等,其他传感器无法比拟的优势,工作温度范围一样在-50℃~150℃灵敏度可达100MV/℃。而本实验PN结只有℃左右。

二、 实验目的: 1.了解PN结正向压降随温度转变的大体关系式。 2在恒流条件下,测绘PN结正向压降随温度转变曲线并由此确信其灵敏度和被测PN结材料的禁带宽度。 3.学习用PN结测温度的方式。

4. PN结温度传感器的基本原理

pn结传感器  根据不同的原理来区分:

  1、按被测物理量分:如:力,压力,位移,温度,角度传感器等;

  2、按照传感器的工作原理分:如:应变式传感器、压电式传感器、压阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、光电式传感器等;

  3、按照传感器转换能量的方式分:

  (1)能量转换型:如:压电式、热电偶、光电式传感器等;能量控制型传感器是从外部供给辅助能量使其工作的,并由被测量来控制外部供给能量的变化。

2)能量控制型:如:电阻式、电感式、霍尔式等传感器以及热敏电阻、光敏电阻、湿敏电阻等;能量转换型传感器是直接由被测对象输入能量使其工作的。

4、按照传感器工作机理分:

  (1)结构型:如:电感式、电容式传感器等。

  (2)物性型:如:压电式、光电式、各种半导体式传感器等。

5、按照传感器输出信号的形式分:

  (1)模拟式:传感器输出为模拟电压量;

  (2)数字式:传感器输出为数字量,如:编码器式传感器。

6、根据能量转换原理可分为:

  (1)有源传感器:有源传感器将非电量转换为电能量,如电动势、电荷式传感器等。

  (2)无源传感器:无源传感器不能直接转换能量形式,但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能,传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。

5. pn结温度传感器应用实例

由半导体理论可知,在正向恒流供电条件下,PN结的正向压降与绝对温度T有线性关系,即正向压降几乎随温度升高而线性下降,这就是PN结测温的理论依据。

所以做温度传感器时,要注意施加正向恒流,例如10uA,这样才会比较准确,如果只加正向电压,那么准确性就下降了。

采用不同的掺杂工艺,通过扩散作用,将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体(通常是硅或锗)基片上,在它们的交界面就形成空间电荷区称为PN结。PN结具有单向导电性,是电子技术中许多器件所利用的特性,例如半导体二极管、双极性晶体管的物质基础。

6. pn结温度传感器工作原理

温度传感器与被测介质的接触方式分为两大类:接触式和非接触式。

接触式温度传感器需要与被测介质保持热接触,使两者进行充分的热交换而达到同一温度。

这一类传感器主要有电阻式、热电偶、PN结温度传感器等。

非接触式温度传感器无需与被测介质接触,而是通过被测介质的热辐射或对流传到温度传感器,以达到测温的目的。

这一类传感器主要有红外测温传感器。

这种测温方法的主要特点是可以测量运动状态物质的温度(如慢速行使的火车的轴承温度,旋转着的水泥窑的温度)及热容量小的物体(如集成电路中的温度分布)。

7. pn结温度传感器

实验结果表明用二极管PN结的温度特性做常规范围内的温度传感器,其灵敏度相对误差,标准差,线性误差等各种误差都在7%左右,而且温度灵敏度系数S较大,都在-2.3mV左右,二极管PN结的离散型、可重复性、可逆性都能符合温度传感器的要求。

对测温精度要求不很高的场合,不失为一种廉价的温度传感器。通过对实验数据的对比分析,我们发现不同型号的二极管的温度特性有一定的差别,在所有测量的二极管中1N4007型二极管的性能最好最适于用作温度传感器。而发光二极管的性能最差,不适用于作温度传感器。