半导体温度传感器的工作原理

半导体温度传感器的工作原理

半导体温度传感器的工作原理，生活中我们很多的电子设备都是需要用到传感器的，传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息，以下分享半导体温度传感器的工作原理。

半导体温度传感器的工作原理1

半导体温度传感器工作原理：

1、热电偶温度传感器工作原理

两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势EAB(T，T0)是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势，此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。

当有两种不同的导体和半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端或热端，另一端温度为TO，称为自由端，则回路中就有电流产生，即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。

2、红外温度传感器工作原理

在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时，由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波，其中就包含了波段位于0.75～100μm 的红外线，红外温度传感器就是利用这一原理制作而成的。

SMTIR9901/02是一款现在市场上应用比较广的红外传感器，它是基于热电堆的硅基红外传感器。大量的热电偶堆集在底层的硅基上，底层上的高温接点和低温接点通过一层极薄的薄膜隔离它们的热量

高温接点上面的黑色吸收层将入射的放射线转化为热能，由热电效应可知，输出电压与放射线是成比例的，通常热电堆是使用BiSb和NiCr作为热电偶。

3、模拟温度传感器工作原理

AD590是一款电流输出型温度传感器，供电电压范围为3~30V，输出电流223μA~423μA，灵敏度为1μA/℃。当在电路中串接采样电阻R时，R两端的'电压可作为输出电压。R的阻值不能取得太大，以保证AD590两端电压不低于3V。

AD590输出电流信号传输距离可达到1km以上。作为一种高阻电流源，最高可达20MΩ，所以它不必考虑选择开关或CMOS多路转换器所引入的附加电阻造成的误差。适用于多点温度测量和远距离温度测量的控制。

4、数字式温度传感器工作原理

它采用硅工艺生产的数字式温度传感器，其采用PTAT结构，这种半导体结构具有精确的，与温度相关的良好输出特性。PTAT的输出通过占空比比较器调制成数字信号，占空比与温度的关系如下式：DC=0.32+0.0047*t，t为摄氏度。

输出数字信号故与微处理器MCU兼容，通过处理器的高频采样可算出输出电压方波信号的占空比，即可得到温度。该款温度传感器因其特殊工艺，分辨率优于0.005K。测量温度范围-45到130℃，故广泛被用于高精度场合。

半导体温度传感器的工作原理2

一、热电阻温度传感器：

测温原理:热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。

金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即：Rt=Rt0[1+α（t-t0）] 式中，Rt为温度t时的阻值；Rt0为温度t0（通常t0=0℃）时对应电阻值；α为温度系数。

半导体热敏电阻的阻值和温度关系为：Rt =AeB/t式中Rt为温度为t时的阻值；A、B取决于半导体材料的结构的常数。

测温范围:金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量，其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠。半导体热敏电阻测温范围只有-50~300℃左右, 且互换性较差，非线性严重，但温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上）。

二、集成温度传感器：

集成温度传感器有可分为模拟式温度传感器和数字式温度传感器。

1.模拟式温度传感器

测温原理:将驱动电路、信号处理电路以及必要的逻辑控制电路集成在单片IC上，具有实际尺寸小、使用方便、灵敏度高、线性度好、响应速度快等 优点。

测温范围：LM135235335系列是美国国家半导体公司（NS）生产的一种高精度易校正的集成温度传感器，是电压输出型温度传感器，工作特性类似于齐纳稳压管。

该系列器件灵敏度为10mV/K，具有小于1Ω的动态阻抗，工作电流范围从400μA到5mA，精度为1℃，LM135的温度范围为-55℃～+150℃，LM235的温度范围为-40℃～+125℃，LM335为-40℃~+100℃。

封装形式有TO-46、TO-92、SO-8。该器件广泛应用于温度测量、温差测量以及温度补偿系统中。

2.数字式温度传感器

测温原理:将敏感元件、A/D转换单元、存储器等集成在一个芯片上，直接输出反应被测温度的数字信号，使用方便，但响应速度较慢（100ms数量级）。

测温范围：DS18B20是美国Dallas半导体公司生产的世界上第一片支持“一线总线” 接口的数字式温度传感器，供电电压范围为3～5.5V，测温范围为-55℃～+125℃

可编程的9～12位分辨率，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，出厂设置默认为12位，在12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字。

三、热电偶温度传感器

测温原理:两种不同成分的导体（称为热电偶丝或热电极）两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电动势。

热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与显示仪表连接，显示出热电偶所产生的热电动势，通过查询热电偶分度表，即可得到被测介质温度。

测温范围：常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。

半导体温度传感器的工作原理3

测温传感器有哪些

热敏电阻传感器：是负温度系数热敏电阻的缩写。它是一种特殊类型的电阻器，其电阻会根据温度而变化。热敏电阻的输出由于其指数性质而呈非线性；但它可以根据其应用进行线性化。热敏电阻传感器有效 *** 作范围为-50至250 °下进行玻璃封装热敏电阻或150 °下标准热敏电阻。

测温传感器有哪些

电阻温度探测器：电阻温度检测器是测量非常精确的传感器之一。在电阻温度检测器中，电阻与温度成正比。该传感器由铂、镍和铜金属制成。它具有广泛的温度测量功能，可用于测量-270oC至+850oC范围内的温度。

RTD需要外部电流源才能正常工作。要使用RTD测量温度，必须将其连接在惠斯通电桥和恒流源中。测量电压输出以确定电阻。然后，可以通过给定RTD的线性电阻-温度关系推导出温度。

热电偶传感器是非常常见的接触型温度传感器。它们结构紧凑、价格低廉、使用简单，并能快速响应温度变化。

其由一个传感元件组成，该元件可以是玻璃或环氧树脂涂层，并且有2根电线，因此它们可以连接到电路。它们通过测量电流电阻的变化来测量温度。热敏电阻有NTC或PTC两种形式，通常成本较低。

半导体传感器：半导体传感器是以IC形式出现的设备。通常，这些传感器被称为IC温度传感器。电流输出温度传感器、电阻器输出温度传感器、电阻器输出硅温传感器、二极管温度传感器、数字输出温度传感器。

目前的半导体温度传感器在大约55°C至+150°C的工作范围内提供高线性度和高精度。

红外传感器是一种电子仪器，红外传感器是一种非接触式温度传感器。它们是光敏设备，可检测来自周围区域或物体的红外(IR)辐射以测量热量。这些传感器分为热红外传感器和量子红外传感器两类。

文章主要介绍了测温传感器有哪些，浏览全文可以了解到有多种类型的温度传感器适用于测量温度的应用，并提供不同的功能或规格。例如，温度传感器可以提供模拟或数字输出。

我来给你解释一下，原理其实比较简单，是利用PN结的温度特性。

我们学的半导体基础知识中有PN结的电流方程。PN结所加端电压u与流过它的电流i有一个公式。

i=Is（equ/kT-1），Is为反向饱和电流，q为电子电量，k为波尔兹曼常数，T为热力学温度。

对PN结施加两个不同的电流（通常为倍数关系，电流源容易设计），就会得出两个不同的电压（AD转换可以得出电压值），两个式子联立，会组成一个二元一次方程，直接可以解出参数T。

半导体温度传感器的测温元件可以分为两种，一种是集成在IC内部通常由PNP三极管连接而成的测温二极管，另外是分立的NPN或PNP三极管连接成的测温二极管。

半导体内部半导体温度计为了更高精度，还有参数补偿机制，为了消除三极管beta值的影响，如beta补偿。

基本原理就是酱紫的，此方式精度较高，比热电偶、RTD、热敏电阻测温方式精度都高。

MAXIM、ADI网站上都有该类原理介绍的文档，其器件datasheet中也会有介绍。

纯手工键入，希望辛苦不会白费。如有疑问，我们再沟通

水银温度计有许多精度，在读数显微镜配合下，可以达到0.01度的精度。

用普通工业和实验室的水银温度计精度就足够了。

至于用波纹管、用头发的温度计。

用热敏电阻的精度最差。用铂电阻的精度高，用铜电阻精度要低一些，也要配仪器。

1．气体温度计：多用氢气或氦气作测温物质,因为氢气和氦气的液化温度很低,接近于绝对零度,故它的测温范围很广.这种温度计精确度很高,多用于精密测量.

2．电阻温度计：分为金属电阻温度计和半导体电阻温度计,都是根据电阻值随温度的变化这一特性制成的.金属温度计主要有用铂、金、铜、镍等纯金属的及铑铁、磷青铜合金的；半导体温度计主要用碳、锗等.电阻温度计使用方便可靠,已广泛应用.它的测量范围为-260℃至600℃左右.　

3．温差电偶温度计：是一种工业上广泛应用的测温仪器.利用温差电现象制成.两种不同的金属丝焊接在一起形成工作端,另两端与测量仪表连接,形成电路.把工作端放在被测温度处,工作端与自由端温度不同时,就会出现电动势,因而有电流通过回路.通过电学量的测量,利用已知处的温度,就可以测定另一处的温度.它适用于温差较大的两种物质之间,多用于高温和低浊测量.有的温差电偶能测量高达3000℃的高温,有的能测接近绝对零度的低温.4．高温温度计：是指专门用来测量500℃以上的温度的温度计,有光测温度计、比色温度计和辐射温度计.高温温度计的原理和构造都比较复杂,这里不再讨论.其测量范围为500℃至3000℃以上,不适用于测量低温.

5．指针式温度计：是形如仪表盘的温度计,也称寒暑表,用来测室温,是用金属的热胀冷缩原理制成的.它是以双金属片做为感温元件,用来控制指针.双金属片通常是用铜片和铁片铆在一起,且铜片在左,铁片在右.由于铜的热胀冷缩效果要比铁明显的多,因此当温度升高时,铜片牵拉铁片向右弯曲,指针在双金属片的带动下就向右偏转（指向高温）；反之,温度变低,指针在双金属片的带动下就向左偏转（指向低温）.　

6．玻璃管温度计：玻璃管温度计是利用热胀冷缩的原理来实现温度的测量的.由于测温介质的膨胀系数与沸点及凝固点的不同,所以我们常见的玻璃管温度计主要有：煤油温度计、水银温度计、红钢笔水温度计.他的优点是结构简单,使用方便,测量精度相对较高,价格低廉.缺点是测量上下限和精度受玻璃质量与测温介质的性质限制.且不能远传,易碎.

7．压力式温度计：压力式温度计是利用封闭容器内的液体,气体或饱和蒸气受热后产生体积膨胀或压力变化作为测信号.它的基本结构是由温包、毛细管和指示表三部分组成.压力式温度计的优点是：结构简单,机械强度高,不怕震动.价格低廉,不需要外部能源.缺点是：测温范围有限制,一般在-80~400℃；热损失大响应时间较慢.

8·水银温度计：水银温度计是膨胀式温度计的一种,水银的凝固点是：-38.87℃,沸点是：356.7℃,用来测量0--150℃或500℃以内范围的温度,它只能作为就地监督的仪表.用它来测量温度,不仅比较简单直观,而且还可以避免外部远传温度计的误差.

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