資料介紹
眾所周知,p-n結二極管是最高約200℃的低溫精密溫度計的基礎。流經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。二極管電壓隨溫度降低呈線性下降,因此有必要使用運放調節電路實現直接讀數。輸出校準使用電壓基準實現。
在這個設計想法中,以恒定電流驅動的p-n結二極管概念是推導出來的,基本上取消了電壓基準和運放。最終可以形成一個簡單但高度精確的與溫度呈比例的獨特電路實現。本文還推薦了一些有趣的應用。電路的工作基于開關機制,允許兩個交替的恒定電流流經二極管。這種方法用數學方法很容易理解,不過本文省略了一些細節。首先來看肖特基二極管公式:
上述公式給出了流經p-n結二極管的電流(I)與二極管上的電壓(V)、溫度(T)和二極管半導體材料的理想因子(n)之間的關系。k是波茲曼常數,q是電量。In項是二極管反向飽和電流中與溫度無關的部分。在報道的實驗[1]中,一個硅1N4148二極管由電流I1和恒流I2先后交替驅動,過渡發生在溫度T點。
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到絕對零度(-273℃)。然而,二極管中的雜質和其它效應限制了電路只能工作到-200℃左右。
圖1:直接均方根讀數溫度計的工作原理。
在這個設計想法中,以恒定電流驅動的p-n結二極管概念是推導出來的,基本上取消了電壓基準和運放。最終可以形成一個簡單但高度精確的與溫度呈比例的獨特電路實現。本文還推薦了一些有趣的應用。電路的工作基于開關機制,允許兩個交替的恒定電流流經二極管。這種方法用數學方法很容易理解,不過本文省略了一些細節。首先來看肖特基二極管公式:
上述公式給出了流經p-n結二極管的電流(I)與二極管上的電壓(V)、溫度(T)和二極管半導體材料的理想因子(n)之間的關系。k是波茲曼常數,q是電量。In項是二極管反向飽和電流中與溫度無關的部分。在報道的實驗[1]中,一個硅1N4148二極管由電流I1和恒流I2先后交替驅動,過渡發生在溫度T點。
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到絕對零度(-273℃)。然而,二極管中的雜質和其它效應限制了電路只能工作到-200℃左右。
圖1:直接均方根讀數溫度計的工作原理。
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