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温度传感器需要用到CMOS构建测量方案 |
发布人:称重传感器 发布时间:2014/3/28 18:01:25 点击量:2004 |
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利用CMOS构建温度传感器一般有2种途径。其一是利用MOS管的亚阈值区构造MOS管的PTAT,灵敏度可达1.32mV/℃,但对偏置源的依赖有100mV/V,且高温下会产生漏电,因对阈值电压VT依赖大,在高性能要求时,必须有大范围的微调和校准,不具备长期稳定性;另一途径是通过强反型状态下,MOS管的载流子迁移率μ与VT和温度的关系加以测量。基于此有5种设计温度传感器方案:即只基于μ随温度的改变;只基于VT随温度的改变;同时考虑VT和μ2个变量;利用MOS器件的零温度系数点;以及利用逻辑门延时随温度增加的原理来构建的数字环振。
方案一过于粗略,已趋淘汰;方案二的最大缺陷是输出没有驱动能力,若采用运算放大器,则需要用到电平移动电路以及恒压源。当NMOS接成二极管形式,则随温度变化得到的电流I随VGS变化的一簇曲线存在一个公共的交点,即ZTC点;基于方案四可以很容易得到不随温度变化的参考电压源或者温度传感器,但因为需要调整掺杂浓度,对工艺有一定的特殊要求。对于只提供门电路单元的数字电路设计来说,模拟电路结构的温度传感器是很难实现的,通过对各类结构的数字环振加以研究,得到了在-50~150℃范围内线性度误差小于0.2%的温度传感器。
CMOS温度传感器和基于寄生BJT的温度传感器相比的主要优势在于模型精确,受封装影响小,在AC电源下衬底漏电小,且占用芯片面积小等优势,但其主要的缺点是受工艺波动的影响要大于后者,所以,产业界目前仍普遍采用CVBT技术。
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