[发明专利]消除串联电阻影响且与反向饱和电流无关PN结测温方法

说明书

技术领域

本发明涉及温度测量技术领域，尤其涉及一种PN结测温方法。

背景技术

P-N结两端的电压和温度具有线性关系，可作为温度传感器，但导线的阻抗会使测温结果产生偏移误差，如ADT7461、TMP451等传感器给出了相应的解决办法，降低了由此引入的误差，但是还是存在缺陷。

P-N结测温原理如下所示，P-N结的正向导通压降V_F有如下表达式：

上式中I_SO为P-N结反向饱和电流；I_b为实际流经二极管的电流；k为玻尔兹曼常数；q为基本电荷常数；T为绝对温度；V_F为P-N结正向电压；n为理想因子。

令常数则由于有

其中，I_SO与温度有较大关系，如用两个激励电流I_b0和I_b1，对应的正向导通压降分别为V_F0和V_F1，则有：

若I_b1＝NI_b0，则这里消除了I_SO，且T∝ΔV_F。

实际应用中，除必要的引线电阻外，由于二极管存在噪声，往往也需要进行滤波，这也会引入串联阻抗的影响，因此，上述测量方法未能消除串联电阻的影响。

于是，提出了基于三电流源激励的P-N结串联线电阻消除方法，该方法的原理如附图1，采用三个电流I_b0，I_b1，I_b2，串联电阻为R_w，根据式(2)有

令I_b1＝N₁I_b0，I_b2＝N₂I_b0

联立式(4)和(5)，有：

可见除测试量ΔV_F1,ΔV_F2外，其它均为常数。但是，该测量方法的缺点在于一般需进行AD转换，输出量为数字量，对直接模拟控制的场合则需再进行DA转换，也增加了额外的成本。

虽然上述方法消除了串联电阻的影响，但需要A/D变换，于是提出了基于两个电流源激励的线电阻消除方法，如附图2所示，流经p1、p2开关的电流分别为I_b1、I_b2，若I_b2＝2I_b1，则

V_C1＝V_{F_ib1}+R_WI_b1

V_C2＝V_{F_ib2}+2R_WI_b1

若令V_out＝-2V_C1+V_C2，则若令V_out＝2V_C1-V_C2，则这样可消除与电压源串联的电阻的影响，且输出电压与温度呈线性关系，但结果与反向饱和电流有关，此时，需要通过实验进行标校准。附图3给出了一个具体实现的电路实例。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明根据P-N结的物理特性，提出了一种可消除串联电阻影响且与反向饱和电流无关的PN结测温方法，能够消除串联电阻影响、与反向饱和电流无关，还不需进行A/D转换。

本发明通过以下技术方案实现：