2.4 集成温度传感器

集成温度传感器具有体积小、线性好、反应灵敏等优点，所以应用十分广泛。集成温度传感器是把感温元件（常为PN结）与有关的电子线路集成在很小的硅片上封装而成。由于PN结不耐高温，所以集成温度传感器通常测量150℃以下的温度。集成温度传感器按输出量不同可分为电流型、电压型和频率型三大类。电流型输出阻抗很高，可用于远距离精密温度遥感和遥测，而且不用考虑接线引入损耗和噪声。电压型输出阻抗低，易于同信号处理电路连接。频率输出型易与微型计算机连接。按输出端个数分，集成温度传感器可分为三端式和两端式两大类。

2.4.1 集成温度传感器基本工作原理

图2-15为集成温度传感器原理示意图。其中V1、V2为差分对管，由恒流源提供的I1、I2分别为V1、V2的集电极电流，则ΔUbe为：式（2-14）中，K为波尔兹曼常数；q为电子电荷量；T为绝对温度；γ为V1和V2发射极面积之比。

由式（2-14）可知，只要I1/I2为一恒定值，则ΔUbe与温度T为单值线性函数关系。

这就是集成温度传感器的基本工作原理。

2.4.2 电压输出型集成温度传感器

图2-16所示电路为电压输出型集成温度传感器。V1、V2为差分对管，调节电阻R1，可使I1=I2，当对管V1、V2的β值大于等于1时，电路输出电压U0为：

由此可得：

由式（2-16）可知R1、R2不变，则U0与T呈线性关系。若R1=940 Ω, R2=30 KΩ, γ=37，则电路输出温度系数为10 mV/K。

2.4.3 电流输出型集成温度传感器

电流输出型集成温度传感器原理电路如图2-17所示。对管V1、V2作为恒流源负载，V3、V4作为感温元件，V3、V4发射极面积之比为γ，此时电流源总电流IT为：

由式（2-17）可知，当R、γ为恒定量时，IT与T呈线性关系。若R=358 Ω, γ=8，则电路输出温度系数为1 μA/K。