有電的地方有熱量，有熱的地方常常需要感應溫度（感應最廣泛的物理變量）。我們所謂的溫度是對材料熱能的測量，并且有很多傳感器可以測量它，從非常低的成本，有限的范圍到復雜而專業(yè)的單位。在某些情況下，很難決定使用哪種傳感器，因為有很多可行的選擇，而有時候只有一個或幾個選擇。毫不奇怪，所使用的是預期溫度本身（高，低和跨度），所需的精度和分辨率，成本（當然）以及其他因素的函數(shù)。

自從基礎結(jié)點的溫度，電壓和電流之間基于物理學的關系發(fā)展以來，基本二極管和晶體管的二極管結(jié)已用于溫度感測（參考文獻 1）?；叵胍幌履鷮?a target="_blank">半導體器件的介紹，希望您會記住該指數(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。（來源：Meettechniek信息/ Freddy Alferink）

它闡明了正向偏置二極管的經(jīng)典方程式：

I = I s（ e V / ηVT – 1）

其中I s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V T 是二極管的熱電壓，其反過來由下式給出：

V T = kT / q

其中Tis是開爾文的絕對結(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，所以請充分了解物理學。另一方面，如果您不熟悉此方法，則可以在線上進行簡短的復習或教程。

二極管結(jié)的這種溫度依賴性既是詛咒又是祝福。當然，這會嚴重影響半導體器件的基本性能，因為電流和電壓會發(fā)生變化，溫度系數(shù)（tempco）是經(jīng)過仔細研究的數(shù)據(jù)表編號。IC設計人員采用許多巧妙的拓撲結(jié)構(gòu)來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。許多模擬和數(shù)字設備都使用基本的片上結(jié)來感應自己的芯片溫度，甚至在芯片溫度過高時甚至會要求關機。這消除了對單獨傳感器的需求，并且是一種自我監(jiān)控的經(jīng)濟高效的解決方案。

但是，當您要與用作傳感器的多個外部二極管接口時，該接口在復用和A / D轉(zhuǎn)換方面會變得復雜。幸運的是，IC供應商已經(jīng)意識到使用多個二極管的挑戰(zhàn)，并創(chuàng)建了一些獨特的接口來與這些傳感器配合使用。這讓我對Microchip Technology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可處理一個至四個外部溫度感測二極管以及一個片上感測二極管。

圖2 Microchip Technology EMC1812系列不僅僅提供與一個或多個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，以減輕處理器的負擔。（來源：Microchip Technology）

除了提供基本的二極管接口和具有SMBus / I 2 C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)行溫度變化率計算，然后在溫度變化率超過用戶設置的限制時提供先發(fā)警報。它們還包括電阻誤差校正功能，可自動消除由串聯(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補償功能，以消除由晶體管的低β值和可變β值引起的溫度誤差，這在當前的精細幾何處理器中很常見；并確定最佳的傳感器外部二極管/晶體管設置。

諸如此類的IC可轉(zhuǎn)換二極管結(jié)，用作低成本但極具挑戰(zhàn)性的溫度傳感器，該二極管需要大量的模擬和數(shù)字I / O支持。相反，二極管更易于接口，同時減少了系統(tǒng)處理器不斷評估讀數(shù)，檢查警報條件等的需求。這是接口IC如何將舊傳感器的使用升級為與當今I / O和處理器需求兼容的傳感器的又一個示例。

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編輯：hfy