資料介紹
眾所周知,p-n結(jié)二極管是最高約200℃的低溫精密溫度計(jì)的基礎(chǔ)。流經(jīng)二極管的電流保持恒定,二極管上的電壓則提供了溫度指示。恒定電流的幅值通常選小的,以便最大限度地減少二極管的自熱效應(yīng)。二極管電壓隨溫度降低呈線性下降,因此有必要使用運(yùn)放調(diào)節(jié)電路實(shí)現(xiàn)直接讀數(shù)。輸出校準(zhǔn)使用電壓基準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)。
在這個設(shè)計(jì)想法中,以恒定電流驅(qū)動的p-n結(jié)二極管概念是推導(dǎo)出來的,基本上取消了電壓基準(zhǔn)和運(yùn)放。最終可以形成一個簡單但高度精確的與溫度呈比例的獨(dú)特電路實(shí)現(xiàn)。本文還推薦了一些有趣的應(yīng)用。電路的工作基于開關(guān)機(jī)制,允許兩個交替的恒定電流流經(jīng)二極管。這種方法用數(shù)學(xué)方法很容易理解,不過本文省略了一些細(xì)節(jié)。首先來看肖特基二極管公式:
上述公式給出了流經(jīng)p-n結(jié)二極管的電流(I)與二極管上的電壓(V)、溫度(T)和二極管半導(dǎo)體材料的理想因子(n)之間的關(guān)系。k是波茲曼常數(shù),q是電量。In項(xiàng)是二極管反向飽和電流中與溫度無關(guān)的部分。在報道的實(shí)驗(yàn)[1]中,一個硅1N4148二極管由電流I1和恒流I2先后交替驅(qū)動,過渡發(fā)生在溫度T點(diǎn)。
圖1顯示了兩個電流對二極管電壓的影響,其中二極管在恒溫水槽中從溫度T0開始冷卻。理論上,AB和CD線段向后延伸可以達(dá)到絕對零度(-273℃)。然而,二極管中的雜質(zhì)和其它效應(yīng)限制了電路只能工作到-200℃左右。
圖1:直接均方根讀數(shù)溫度計(jì)的工作原理。
在溫度T點(diǎn),兩個依次開關(guān)的電流的使用將產(chǎn)生數(shù)據(jù)對:(T, I1, V1)和(T, I2, V2)。將這對數(shù)據(jù)置入肖特基公式可以很容易發(fā)現(xiàn)理想因子項(xiàng)中的壓差ΔV=V1(T)-V2(T):
在這個設(shè)計(jì)想法中,以恒定電流驅(qū)動的p-n結(jié)二極管概念是推導(dǎo)出來的,基本上取消了電壓基準(zhǔn)和運(yùn)放。最終可以形成一個簡單但高度精確的與溫度呈比例的獨(dú)特電路實(shí)現(xiàn)。本文還推薦了一些有趣的應(yīng)用。電路的工作基于開關(guān)機(jī)制,允許兩個交替的恒定電流流經(jīng)二極管。這種方法用數(shù)學(xué)方法很容易理解,不過本文省略了一些細(xì)節(jié)。首先來看肖特基二極管公式:
上述公式給出了流經(jīng)p-n結(jié)二極管的電流(I)與二極管上的電壓(V)、溫度(T)和二極管半導(dǎo)體材料的理想因子(n)之間的關(guān)系。k是波茲曼常數(shù),q是電量。In項(xiàng)是二極管反向飽和電流中與溫度無關(guān)的部分。在報道的實(shí)驗(yàn)[1]中,一個硅1N4148二極管由電流I1和恒流I2先后交替驅(qū)動,過渡發(fā)生在溫度T點(diǎn)。
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在溫度T點(diǎn),兩個依次開關(guān)的電流的使用將產(chǎn)生數(shù)據(jù)對:(T, I1, V1)和(T, I2, V2)。將這對數(shù)據(jù)置入肖特基公式可以很容易發(fā)現(xiàn)理想因子項(xiàng)中的壓差ΔV=V1(T)-V2(T):
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