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PN结温度传感器优缺点

发布日期:2020-10-05 11:38

  温度传感器(temperature transducer)是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分,品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类,按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。

  金属在环境温度变化后会产生一个相应的延伸,因此传感器可以以不同方式对这种反应进行信号转换。

  双金属片由两片不同膨胀系数的金属贴在一起而组成,随着温度变化,材料A比另外一种金属膨胀程度要高,引起金属片弯曲。弯曲的曲率可以转换成一个输出信号。

  随着温度升高,金属管(材料A)长度增加,而不膨胀钢杆(金属B)的长度并不增加,这样由于位置的改变,金属管的线性膨胀就可以进行传递。反过来,这种线性膨胀可以转换成一个输出信号。

  多种类型的结构可以把这种膨胀的变化转换成位置的变化,这样产生位置的变化输出(电位计、感应偏差、挡流板等等)。

  PN结温度传感器是利用二极管、三极管PN结的正向压降随温度变化的特性而制成的温度敏感器件,在低温测量方面,它有体积小、响应快、线性好和使用方便等优点,所以在电子电路中的过热和过载保护、工业自动控制领域的温度控制和医疗卫生的温度测量等方面有着较广泛的应用。 在实际温度检测应用电路设计中,二极管或三极管的合理选择、具体测温范围以及外围电路的有效匹配都是十分必要的。

  式中:为流过PN结的正向电流,为PN结正向导通压降, K为玻耳兹曼常数;Q 为电子电荷量常数;为绝对温度。 经过变换后可得:

  由于K、为常数,显然当流过PN结的正向电流为恒值时,其正向压降与温度T成正比例关系,这样就可以把环境中温度的变化转化为PN结正向压降的变化。 PN结温度传感器就是利用这种特性制成的温度敏感器件的。 电路图如下:

  当温度变化就会引起三极管pn结电压变化,而且呈现出近似线性的关系,只要测得电压的变化就能计算出温度的数值。