Полупроводниковый датчик температуры

(51)5 6 01 К 7/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР) ( О1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР М 1064156, кл. 8 01 К 7/00, 1981.Авторское свидетельство СССР М. 1176183, кл, 6 01 К 7/00, 1984.(54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДАТЧИК ТЕ МП Е РАТУР Ы(57) Изобретение относится к термометрии, а именно к устройствам для измерения температуры с помощью полупроводниковых датчиков температуры с р-п-переходом, и Изобретение относится к термометрии, а именно к устройствам для измерения температуры с помощью полупроводниковых датчиков температуры с р-п-переходом, и может быть использовано для построения дискретных и интегральных датчиков температуры с широкой областью применения,Известен полупроводниковый датчик температуры, содержащий согласованную пару транзисторов, резисторы, источник питания, а также два дифференциальных усилителя.Недостатком известного датчика является относительная сложность схемы, связанная с наличием двух дифференциальных усилителей.Наиболее близок к предлагаемому датчик температуры, входящий в состав измеА 2 1740996 А 1 может быть использовано для построения дискретных и интегральных датчиков температуры с широкой областью применения, Цел ь изобретения - снижение минимал ьно допустимого напряжения питания и упрощение устройства при сохранении точности измерения температуры. Полупроводниковый датчик содержит два транзистора 1 и 2, два резистора 3 и 4 и усилитель на транзисторе 7, который включен по схеме с общим эмиттером и с резистором 8 в коллекторной цепи, коллектор которого через буферный каскад на транзисторе 9 и делитель 5 напряжения соединен с эмиттером транзистора 2, причем все транзисторы датчика выполнены в одном кристалле для обеспечения и согласованной работы, 1 ил. рителя температуры, содержащий чувствительный элемент, выполненный на согласованной паре транзисторов, изготовленных в одном кристалле, два резистора и резистивный делитель, включенный относительно общей шины, к которой подключен эмиттер первого транзистора, коллектор и база которого соединены с одним выводом первого резистора и с базой второго транзистора, эмиттер которого через резистивный делитель соединен с выходом дифференциального усилителя, а коллектор - с входом дифференциального усилителя и с одним выводом второго резистора, другой вывод которого соединен с другим выводом первого резистора и с шиной питания,Недостатками известного датчика являются необходимость использования относительно высокого напряжения питания и относительная сложность схемы ввиду наличия дифференциального усилителя, что не позволяет использовать его в низковольтной аппаратуре, где напряжение питания составляет 1-2 В,Цель изобретения - снижение минимально допустимого напряжения питания и упрощение устройства при сохранении точности измерения температуры.Поставленная цель достигается тем, что в полупроводйиковом датчике температуры. содержащем чувствительный элемент, выполненный на согласованной паре транзисторов, изготовленных в одном кристалле, два резистора и резистивный делитель, включенный относительно общей шины, к которой подключен эмиттер первого транзистора, коллектор и база, которого соединены с одним выводом первого резистора и с базой второго транзистора, эмиттер которого через резистивный делитель соединен с выходом усилителя, а коллектор - с входом усилителя и с одним выводом второго резистора, другой вывод которого соединен с другим выводом первого резистора и с шиной питания, усилитель выполнен на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером с резистором в коллекторной цепи, коллектор которого через транзисторный буферный каскад соединен с выходом усилителя, причем транзистор усилителя согласован с основными транзисторами и выполнен с ними в одном кристалле.На чертеже представлена принципиал ьная схема устройства.Полупроводниковый датчик температуры содержит согласованную пару транзисторов 1 и 2, выполненных в одном кристалле, два резистора 3 и 4 и резистивный делитель 5, включенный относительно общей шины источника 6 питания, к которой подключен эмиттер первого транзистора 1, коллектор и база которого соединены с одним выводом первого резистора 3 и с базой второго транзистора 2, эмиттер которого через резистивный делитель 5 соединен с выходом усилителя, а коллектор - с входом усилителя и с одним выводом второго резистора 4, другой вывод которого соединен с другим выводом первого резистора 3 и с шиной питания, причем усилитель выполнен на транзисторе 7, включенном по схеме с общим эмиттером с резистором 8 в коллекторной цепи, коллектор транзистора 7 через буферный каскад, выполненный, например, на эмиттерном повторителе-транзисторе 9, соединен с выходом усилителя, причем транзистор 7 согласован с основными транзисторами и выполнен с ними в одном кри сталле, Конденсатор 10 обеспечивает устойчивость схемы.Устройство работает следующим образом.5 При включении питания через первыйтранзистор 1 в диодном включении протекает ток 10 Оп ОэБ 1 Йзгде 2 - ток через транзистор 2; От - температурный потенциал, Причем из схемы видно, что Оп ОэБ 740 2 где ОэБ 7 - падение напряжения на эмиттерном переходе транзистора 7.Если транзисторы 1 и 7 выполнены согласованными в одном кристалле и их коллекторные токи равны, то ОэБ 1 ": ОэБ 7. Подставив значения токов 1 и 2, получим Оэ 2 = Оти -84 Йз 50 т, е, с учетом коэффициента К резистивного делителя выходное напряжение устройства будет равно Овых= КОэ 2,т. е. пропорционально абсолютной температуре, т. к,где Оп - напряжение питания;ОЭБ 1 - падение напряжения на эмиттерном переходе транзистора 1.Транзистор 2 открывается до тех пор,пока не начнет закрываться транзистор 7, так как потенциал коллектора транзистора 2 снижается. При закрывании транзистора 90-0 7 потенциал его коллектора повышается, иэто повышение через эмиттерный повторитель передается на резистивный делитель 5, выходное напряжение которого передается на эмиттер транзистора 2 и останавли вает его дальнейший рост на определенномуровне. В результате действия этой отрицательной обратной связи устанавливается устойчивое состояние и на эмиттере транзистора 2 потенциал Оэ 2 будет равен 30Оп ОэБ 9 - КОт Ь -Й 4 ВзОп - Оэв 1 30 Составитель А.ГабриэльТехред М.Моргентал Редактор Л.Веселовска ектор М.Пожо аказ 2079 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1 где В - постоянная Больцмана;О - заряд электронаТ - абсолютная температура.Для данного примера выполнения устройства ток через транзистор 7 определяется выражением где ОэБ 9- падение напряжения на эмиттерном переходе транзистора 9.Таким образом, при 17=1 Изобретение позволяет снизить минимально допустимое напряжение питания до 0,9 В при одновременном упрощении устройства за счет замены дифференциального усилителя всего двумя транзисторами, при этом точность измерений сохраняется,Формула изобретения Полупроводниковый датчик температуры, содержащий чувствительный элемент, выполненный на согласованной паре 5 транзисторов, изготовленных в одном кристалле, два резистора и резистивный делитель, включенный относительно общей шины, к которой подключен эмиттер первого транзистора, коллектор и база когорого 10 соединены с одним выводом первого резистора и базой второго транзистора, эмиттер которого через резистивный делитель соединен с выходом усилителя, коллектор - с входом усилителя и с одним выводом второ го резистора, другой вывод которого соединен с другим выводом первого резистора и с шиной питания, отл и чаю щи й с я тем, что, с целью снижения минимально допустимого напряжения питания и упрощения ус тройства при сохранении точности,усилитель выполнен на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером с резистором в коллекторной цепи, коллектор которого через транзисторный буферный 25 каскад соединен с выходом усилителя, причем транзистор усилителя согласован с основными транзисторами и выполнен с ними в одном кристалле.