2.4 集成溫度傳感器

集成溫度傳感器具有體積小、線性好、反應靈敏等優點，所以應用十分廣泛。集成溫度傳感器是把感溫元件（常為PN結）與有關的電子線路集成在很小的硅片上封裝而成。由于PN結不耐高溫，所以集成溫度傳感器通常測量150℃以下的溫度。集成溫度傳感器按輸出量不同可分為電流型、電壓型和頻率型三大類。電流型輸出阻抗很高，可用于遠距離精密溫度遙感和遙測，而且不用考慮接線引入損耗和噪聲。電壓型輸出阻抗低，易于同信號處理電路連接。頻率輸出型易與微型計算機連接。按輸出端個數分，集成溫度傳感器可分為三端式和兩端式兩大類。

2.4.1 集成溫度傳感器基本工作原理

圖2-15為集成溫度傳感器原理示意圖。其中V1、V2為差分對管，由恒流源提供的I1、I2分別為V1、V2的集電極電流，則ΔUbe為：式（2-14）中，K為波爾茲曼常數；q為電子電荷量；T為絕對溫度；γ為V1和V2發射極面積之比。

由式（2-14）可知，只要I1/I2為一恒定值，則ΔUbe與溫度T為單值線性函數關系。

這就是集成溫度傳感器的基本工作原理。

2.4.2 電壓輸出型集成溫度傳感器

圖2-16所示電路為電壓輸出型集成溫度傳感器。V1、V2為差分對管，調節電阻R1，可使I1=I2，當對管V1、V2的β值大于等于1時，電路輸出電壓U0為：

由此可得：

由式（2-16）可知R1、R2不變，則U0與T呈線性關系。若R1=940 Ω, R2=30 KΩ, γ=37，則電路輸出溫度系數為10 mV/K。

2.4.3 電流輸出型集成溫度傳感器

電流輸出型集成溫度傳感器原理電路如圖2-17所示。對管V1、V2作為恒流源負載，V3、V4作為感溫元件，V3、V4發射極面積之比為γ，此時電流源總電流IT為：

由式（2-17）可知，當R、γ為恒定量時，IT與T呈線性關系。若R=358 Ω, γ=8，則電路輸出溫度系數為1 μA/K。