Преобразователь температуры

Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет -й комите арствеиСС елам и и отк брет ытий ий 81. Бюллеописания Опубликовано 2 нь Й 9 43) Авторзобретения А.Л. Якимах бъединени 71) Заявит учно-производственнАналитприбор иевск 54) ПРЕОБРАЗОВАТ ЕМПЕРАТУРЫ О оков 1 исторов 1зависят о Изобретение относится к температурным измерени;".м, а именно к устройствам, меняющие выходные характеристики, и может быть использовано в .различных областях аналоговой и цифровой схемотехники в качестве датчика температуры при компенсации темпе.ратурных погрешностей различных устройств микромощной электроники.Известны устройства для преобразования температуры, выполненные в виде полупроводниковых преобразователей температуры терморезисторы) 1.Недостатком этих устройств является большая потребляемая мощность от источника питания, а также нелинейный характер зависимости сопротивления от температуры.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является преобразователь температуры, содержащий два однотипных МДП-транзистора, соединенных своими истоками через первый источник тока с шиной питания, затвор первого транзистора соединен со стоком и подключен к общей шине питания, затвор второго транзистора соединен со стоком и подключен через второй источник тока к шине питания 2. Недостатком устройства. является нелинейный характер зависимости преобразования температуры.Цель изобретения - улучшение линейности преобразования температурыЭта цель достигается тем, что в известном устройстве подложки МДП- транзисторов соединены друг с другом и подключены к источнику обратного напряжения.На чертеже приведена схема устрой ства.Устройство для преобразования температуры содержит два МДП-транзистора 1 и 2, подложки которых соединены вместе и подключены к источнику 3 опорного напряжения, а истоки соединены через источник 4 тока с шиной 5 питания. Затвор МДП-транзистора 2 соединен со стоком и является выходом б устройства, который подключен через источник 7 тока к общей шине 8 питания, с которой также соединен сток и затвор МДП- транзистора 1.Устройство работает следующимобразом.При прохождении т 1 через стоки МДП-транзи и 2, они экспоненциально т приФормула изобретения КТ где ( "- -г Ч;, бО ложенных к электродам напряжений при работе МДП-транзисторов в обедненном режиме со слабой инверсией в диапазоне рабочих токов стоков от 10 А до 10 А и имеют видВ -6 где 1 о,10 - тепловые токи стоков;Ч,Ч - напряжения сток - исток;Чг ,Чт - пороговые напряжения;9 - заряд носителей;абсолютная температура;к постоянная Больцмана;щ Фактор, учитывающий рекомбинационные процессы на поверхности полупроводника подложки, причем удовлетворяет условию, что он меньше или равен трем, но больше или равен 20 единицы.Так как для идентичных параметров МДП-транзисторов 1 и 2 тепловые точки стоков 10 и 1 и пороговые напряжения Ч и Чт равны между собой, то на выходе б преобразователя температуры выходное напряжениеЧ:Ч-Ч:Е - "=Дте)стВЫХ 4 г С 1параметрЫ 130 и, следовательно, выходное напряжение преобразователя пропорционально температуре окружающей среды, и с , З 5 изменением температуры меняется и выходное напряжение ЧВьХ.Причем, источник 7 тока задает ток стока 1 МДП-транзистсра 2,источник 4 тока задает ток стока (1 + + 1) МДП-транзистора 1. Соотно О ,шение между токами 1,) и 1 г выбирается . так, что ток 1 равен от 100 до 1000 токам 1 г для того, чтобы обеспечить достаточно большое значение для выходного напряжения Ч , равное от 450,1 до 0,3 В. В действительности параметр А неявляется постоянным вследствие тогочто щ - фактор также является Функ- щцией от температуры щ(1) ио температурный потенциал;напряжения затвор-исток,подложка-исток;тепловые точки индуцированного и металлургического р-и-переходов; ио - фактор, учитывающий рекомбинационные процессы на поверхности полупро- водника подложки при условии, что напряжение подложки-исток равно нулю.Для случая больших обратных напряжений на электроде подложки и при условии, что тепловые индуцированные 1 о и металлургический 1" токи р-и-пеореходов равны, причем напряжения затвор-исток Ч 9 з и подложка-исток Чьз являются постоянными величинами и/ выполняется условие, что разность между напряжениями затвор-исток Ч9 з и пороговым Чт по абсолютной величине больше щ Ч, тогда где С - постоянная величина, равная7 10-4 уград.к,Следовательно, щ - фактор равениО -фактору и является постояннойвеличиной (получается из оценки постоянной С при щ о факторе равногодвум, абсолютной температуреТ рав-ной 273 К, разности напряжений затовор-исток Чзи пороговым Ч по абсоГлютной величине равной 0,3 В) принормальных условиях и больших обратных потенциалах на электроде подложки. В то же время для прямых потенциалов на электроде подложки, приэтом напряжение подложка-исток Ч,по абсолютной величине меньше двойного потенциала Ферми 9, в-факторимеет вид ЮоВ= -4-СгТгде С - постоянная величина, равная2 10 1/град,К.Поэтому для уменьшения зависимости в(Т) электроды подложек МДТ-транзисторов подключены к источнику 3обратного смещающего напряжения.Помимо высокой линейности, температурный преобразователь может бытьприменен в микромощных аналоговых ицифровых схемах интегральной электроники, так как рабочий режим токовпитания МДП-транзисторов 1 и 2 находится в диапазоне от 10 А до 10 А. Преобразователь температуры, со,держащий два однотипных МДП-транзистора, соединенных своими истокамичерез первый источник тока с шинойпитания, затвор первого транзисторасоединен со стоком и подключен к общей шине питания, затвор второготранзистора соединен со стоком иподключен через второй источник токак шине питания, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения линейности преобразования температуры,подложки МДП-транзисторов соединеныдруг с другом и подключены к источнику обратного напряжения,883670 2, Тв 1 ч 1 й 1 в .Р, Ц 1 гпег 114,АСМОЯ чо 11 аде гейегепсеве,1 ЕЕЕ Лоцхпа 1 ф. 1978, чо 1. 8 С,Р б, р. р. 774 - 778 (прототип). Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Зи С.М. Физика полупроводниковых приборов. М., Энергия,1973, с. 606. Составитель М. ВабищевичТехред М.Рейвес Корректор О, Бил едактор П. Ортут Тираж 910Государственногоам изобретений иква, Ж, Раушс аказ 10209/б илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,ВНИИП по д 13035, М