有電的地方有熱量，有熱的地方常常需要感應(yīng)溫度(感應(yīng)最廣泛的物理變量)。我們所謂的溫度是對(duì)材料熱能的測(cè)量，并且有很多傳感器可以測(cè)量它，從非常低的成本，有限的范圍到復(fù)雜而專(zhuān)業(yè)的單位。在某些情況下，很難決定使用哪種傳感器，因?yàn)橛泻芏嗫尚械倪x擇，而有時(shí)候只有一個(gè)或幾個(gè)選擇。毫不奇怪，所使用的是預(yù)期溫度本身(高，低和跨度)，所需的精度和分辨率，成本(當(dāng)然)以及其他因素的函數(shù)。

　　自從基礎(chǔ)結(jié)點(diǎn)的溫度，電壓和電流之間基于物理學(xué)的關(guān)系發(fā)展以來(lái)，基本二極管和晶體管的二極管結(jié)已用于溫度感測(cè)(參考文獻(xiàn)1)。回想一下您對(duì)半導(dǎo)體器件的介紹，希望您會(huì)記住該指數(shù)圖(圖1)。

　　圖1：基本二極管結(jié)電流/電壓與溫度的關(guān)系曲線是高度非線性的，可以成為障礙，也可以起到積極的作用。(來(lái)源：Meettechniek信息/FreddyAlferink)

　　它闡明了正向偏置二極管的經(jīng)典方程式：

　　I=Is(eV/ηVT–1)

　　其中Is是反向飽和電流，V是二極管的正向壓降，η是理想因子(介于1到2之間的常數(shù))，而VT是二極管的熱電壓，其反過(guò)來(lái)由下式給出：

　　VT=kT/q

　　其中TIs是開(kāi)爾文的絕對(duì)結(jié)溫，q是電子電荷，k是玻爾茲曼常數(shù)。

　　您可能在想：我已經(jīng)知道了這一點(diǎn)，所以請(qǐng)充分了解物理學(xué)。另一方面，如果您不熟悉此方法，則可以在線上進(jìn)行簡(jiǎn)短的復(fù)習(xí)或教程。

　　二極管結(jié)的這種溫度依賴(lài)性既是詛咒又是祝福。當(dāng)然，這會(huì)嚴(yán)重影響半導(dǎo)體器件的基本性能，因?yàn)殡娏骱碗妷簳?huì)發(fā)生變化，溫度系數(shù)(tempco)是經(jīng)過(guò)仔細(xì)研究的數(shù)據(jù)表編號(hào)。IC設(shè)計(jì)人員采用許多巧妙的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)最大程度地降低其影響，甚至更好地制定出方案，以便其引發(fā)的變化將使自己被淘汰。

　　盡管這種溫度敏感性阻礙了分立器件和IC的性能，但它也可用于溫度感測(cè)。許多模擬和數(shù)字設(shè)備都使用基本的片上結(jié)來(lái)感應(yīng)自己的芯片溫度，甚至在芯片溫度過(guò)高時(shí)甚至?xí)箨P(guān)機(jī)。這消除了對(duì)單獨(dú)傳感器的需求，并且是一種自我監(jiān)控的經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。

　　但是，當(dāng)您要與用作傳感器的多個(gè)外部二極管接口時(shí)，該接口在復(fù)用和A/D轉(zhuǎn)換方面會(huì)變得復(fù)雜。幸運(yùn)的是，IC供應(yīng)商已經(jīng)意識(shí)到使用多個(gè)二極管的挑戰(zhàn)，并創(chuàng)建了一些獨(dú)特的接口來(lái)與這些傳感器配合使用。這讓我對(duì)MicrochipTechnology最近發(fā)布的EMC1812系列低壓二極管傳感器IC感興趣(圖2)。根據(jù)所選的特定家族成員，這些IC可處理一個(gè)至四個(gè)外部溫度感測(cè)二極管以及一個(gè)片上感測(cè)二極管。

　　圖2MicrochipTechnologyEMC1812系列不僅僅提供與一個(gè)或多個(gè)二極管作為溫度傳感器的模擬接口;它還包括數(shù)字化，處理器接口和一些基本數(shù)據(jù)分析，以減輕處理器的負(fù)擔(dān)。(來(lái)源：MicrochipTechnology)

　　除了提供基本的二極管接口和具有SMBus/I2C兼容接口的數(shù)字化功能以外，該系列的IC還具有更多功能。他們可以執(zhí)行溫度變化率計(jì)算，然后在溫度變化率超過(guò)用戶設(shè)置的限制時(shí)提供先發(fā)警報(bào)。它們還包括電阻誤差校正功能，可自動(dòng)消除由串聯(lián)電阻引起的溫度誤差，從而改善了作為溫度傳感器的二極管性能，從而為熱敏二極管的布線提供了更大的靈活性。它們還集成了β補(bǔ)償功能，以消除由晶體管的低β值和可變?chǔ)轮狄鸬臏囟日`差，這在當(dāng)前的精細(xì)幾何處理器中很常見(jiàn);并確定最佳的傳感器外部二極管/晶體管設(shè)置。

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