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PN結(jié)溫度傳感器優(yōu)缺點

2018年01月22日 18:23 網(wǎng)絡(luò)整理 作者: 用戶評論(0

溫度傳感器temperature transducer)是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號傳感器。溫度傳感器是溫度測量儀表的核心部分,品種繁多。按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類,按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。

金屬膨脹原理設(shè)計的傳感器

金屬在環(huán)境溫度變化后會產(chǎn)生一個相應(yīng)的延伸,因此傳感器可以以不同方式對這種反應(yīng)進行信號轉(zhuǎn)換。

雙金屬片式傳感器

雙金屬片由兩片不同膨脹系數(shù)的金屬貼在一起而組成,隨著溫度變化,材料A比另外一種金屬膨脹程度要高,引起金屬片彎曲。彎曲的曲率可以轉(zhuǎn)換成一個輸出信號。

雙金屬桿和金屬管傳感器

隨著溫度升高,金屬管(材料A)長度增加,而不膨脹鋼桿(金屬B)的長度并不增加,這樣由于位置的改變,金屬管的線性膨脹就可以進行傳遞。反過來,這種線性膨脹可以轉(zhuǎn)換成一個輸出信號。

液體和氣體的變形曲線設(shè)計的傳感器

在溫度變化時,液體和氣體同樣會相應(yīng)產(chǎn)生體積的變化。

多種類型的結(jié)構(gòu)可以把這種膨脹的變化轉(zhuǎn)換成位置的變化,這樣產(chǎn)生位置的變化輸出(電位計、感應(yīng)偏差、擋流板等等)。

PN結(jié)溫度傳感器是利用二極管、三極管PN結(jié)的正向壓降隨溫度變化的特性而制成的溫度敏感器件,在低溫測量方面,它有體積小、響應(yīng)快、線性好和使用方便等優(yōu)點,所以在電子電路中的過熱和過載保護、工業(yè)自動控制領(lǐng)域的溫度控制和醫(yī)療衛(wèi)生的溫度測量等方面有著較廣泛的應(yīng)用。 在實際溫度檢測應(yīng)用電路設(shè)計中,二極管或三極管的合理選擇、具體測溫范圍以及外圍電路的有效匹配都是十分必要的。

工作原理

PN結(jié)的電流-電壓方程為:

PN結(jié)溫度傳感器優(yōu)缺點

式中:為流過PN結(jié)的正向電流,為PN結(jié)正向?qū)▔航担?K為玻耳茲曼常數(shù);Q 為電子電荷量常數(shù);為絕對溫度。 經(jīng)過變換后可得:

PN結(jié)溫度傳感器優(yōu)缺點

由于K、為常數(shù),顯然當流過PN結(jié)的正向電流為恒值時,其正向壓降與溫度T成正比例關(guān)系,這樣就可以把環(huán)境中溫度的變化轉(zhuǎn)化為PN結(jié)正向壓降的變化。 PN結(jié)溫度傳感器就是利用這種特性制成的溫度敏感器件的。 電路圖如下:

PN結(jié)溫度傳感器優(yōu)缺點

當溫度變化就會引起三極管pn結(jié)電壓變化,而且呈現(xiàn)出近似線性的關(guān)系,只要測得電壓的變化就能計算出溫度的數(shù)值。

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( 發(fā)表人:龔婷 )

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