微型温度传感器课件.pptVIP

5.2.1热释电温度传感器?热释电晶体具有自发的电极化能力，电极化强度与温度有关，晶体的这种性质称为热释电效应。?常温下，虽然晶体也产生热释电效应，在与自发极化强度垂直的两端面出现极性相反、密度等于的面束缚电荷，但是该电荷被晶体内部和外部的自由电荷中和，故对外呈现中性。?由此可见，不能在静态条件下测量热释电晶体的自发极化电荷。

在载流子注入情况下，流过PN结反向饱和电流可表示为：

一般情况下，上式括号内的两项与温度的关系可忽略。因此

?基本特性正向电流一定时，二极管PN结温度传感器PN结两端电压与温度之间的关系在相当宽的温域内具有良好的

1.基本原理硅晶体三极管的约有2mV/℃的温度系数。利用这一性质可制成小型的晶体三极管温度传感器。由晶体管原理可知，、与热力学温度T有下列关系：式中，为与基极偏压有关的常数；为由基区少数载流子特性决定的常数。2.基本特性由式（5-7）可见，一定时，基本上与温度T成线性关系。但温度较高时，非线性误差较严重，见图5-2b。

?集成（IC）温度传感器是指把温度敏感元件与后续放大器集成于一片芯片上，组成传感与放大为一体的功能器件的传感器。①电压输出型IC温度传感器其电路原理见图5-3。②电流输出型IC温度传感器见图5-4。

电压输出型IC温度传感器

电流输出型IC温度传感器

?利用石英晶体切片构成振子，其谐振频率随温度变化而变化的特性构成测温传感器。其谐振频率为：?式中，为谐波次数；为晶片厚度；为晶体密度；为常数。?在一般情况下，、、均与温度有关，其中、与晶片切割方向有关。?选择某一切割方向，可使、、三者的变化互相抵消，则随温度t的变化极小；若选择另一切割方向，可使三者随温度的变化互相加强，则随温度的变化就十分明显，此法可用于测温。

式中，、分别为温度、时的振荡频率；、、分别为一次、二次、三次频率温度系数。?由式（5-11）可见，选择某一切割方向切下的晶片，能使、、随温度变化引起频率的变化量相互抵消，即温度变化后，仍等于，故此方向切下的晶片可作为频率基准源的振子，如石英晶体振荡器的振子。但是，也可选择另一切割方向，使、随温度的变化几乎为零，而为最大，那么，式（5-11）可写成?由上式可见，与成线性关系。用于测温元件的石英振子是按LC方向切割的。

5.2.5微型温度传感器应用实例?具有温度自动补偿的红外测温仪本测温仪采用LN-206P或IRA001S热释电传感器，该传感器在调制光的频率为7Hz以下工作，在1Hz获得最高频响灵敏度可达1100V/W（在温度500K时）。因此，必须把被测物体发射的连续红外光调制成1Hz的脉冲光。该仪器组成框图见图5-5。

?本红外探测/报警器选用SD02型热释电传感器，该传感器内含敏感元件、滤光片和场效应晶体管，其外型见图5-6a。其中，1脚为漏极；2脚为源极；3脚为地。当采用源极输0.4~1.0V。该传感器的峰值波长9.4μm，当人体体温为36～37℃时，发出的红外线波长为9～10μm。因此，该传感器对移动的人体具有峰值频响，作为人体探测/报警器的传感元件极为合适。图5-6集成红外探测/报警器原理a）SD02传感器结构b）报警器原理电路

15路巡回红外探测报警器?该巡回红外探测器可对15路进行人体移动探测和声光报警，适用仓库的防盗报警。?该装置选用HN911系列热释电集成传感器，其内部含有热释电检测元件，选频放大器，信号处理电路，延迟电路，温度补偿电路和高低电平输出电路等，其管脚排列见图5-7a。图中，6脚为地；3脚为V；4与5脚间接100变阻器调DD节传感器的灵敏度；1与2脚为输出，静态时，1脚输出低电平，2脚输出高电平；当有移动人体进入探测区域时，1脚由低电平变高电平，2脚由高电平变低电平。单片HN911的探测距离达15m。

?体温表以晶体管PN结作为温度敏感元件，见图5-8。由图可见，敏感元件V的随被测温度的增加而负向变化，经运算放大器后为。调节后RP便调节了A的闭环放大倍数，使2。调节RP可调节体温计的零点。1?数字体温计亦可用于测量电气元件、设备及电子元件表面某点的温度。图5-8数字体温表原理

?原理框图见图5-9。由图可见，利用石英振子作为温度敏感元件，它作为热敏振荡器的振荡元件。基准振荡器的输出信号为稳定度极高的2.8MHz，经10倍频后，与热敏振荡器的振荡元件的输出信号混频，其差频为。28MHz为对应于被测温度T=0℃时的频率。随着T的变化，变化，也变化。2.8MHz信号经时基选择（见虚线框）后为信号，作为门电路的开门信号，开门期间计数器对计数值为N，由式（5-12）得：可见，计数器得计