[发明专利]一种提高半导体温度传感器测量精度的方法

说明书

本发明涉及半导体装置和温度传感器技术领域，具体是指一种提高半导体温度传感器测量精度的方法，该方法包括：在标准的校准温度点实行对关键比值参数X的校准，将其偏差值写入内置的非挥发性存储器单元中，以便该温度传感器在实际使用中能够随时读出校准时写入的偏差值而做到偏差补偿；而对于非标准校准点的校准操作，本发明将带隙基准电压VREF的经验偏差值分段，再将每段的细微偏差值写入内置非挥发性存储器单元阵列中，以便在初步测量到关键比值参数X的数值之后，能够根据预设的偏差值进行细微调整而提高温度测量精度。本发明解决了对温度传感器只能在单一标准校准点上进行校准的缺陷，避免了不同批次之间温度传感器校准不一致的困难。

技术领域

本发明涉及半导体装置和温度传感器技术领域，具体是指一种提高半导体温度传感器测量精度的方法。

背景技术

半导体集成温度传感器是基于半导体芯片中P-N结的导通电压与温度成近似的比例关系而制成的，在电学信号中处理的物理量是代表温度信息的电压值或者电流值，即在温度传感器的应用中，真实的温度读数与代表温度信息的电压或者电流有着一一对应的关系。

智能化温度传感器与水银温度计代表的传统温度传感器不同，智能化的温度传感器将温度信息数字化，以便于数字控制系统读取和处理数字信息而做出系统控制或者调整，或者以便于显示在电子设备的显示屏幕上。众所周知，数字化信息是不连续的离散信息，从连续变化的模拟温度物理量转换到不连续的离散数字化信息的过程，是我们熟知的模拟-数字转换的过程，这个过程由模拟-数字转换器(ADC)完成。在理论上，模拟到数字的转换引入了量化误差，也叫量化噪声，量化误差具体表现在模拟物理量数值变化小于相邻的两个数字代码所代表的物理量数值之差(即ADC术语中的最小数值位，LSB，所对应的模拟数值)的时候，ADC输出的数字代码不会改变，即决定了模拟-数字转换的精度，也就是智能化温度传感器的温度精度。在实际上，除了模拟到数字的转换会带来量化误差之外，整个温度测量系统和电路信号处理所涉及到的电子器件都会不可避免的带来热噪声和散射噪声等等诸多非理想因素，这些噪声功率和非理想因素叠加起来在温度信号测量的物理量上，从而产生比理论上模拟到数字转换的量化误差更大的输出误差。由于人所处于的真实自然界的温度是一个连续变化的物理量，电压或者电流数值与温度之间的一一对应关系无法应精度的要求而做到无限分割，从而产生了温度传感器中代表温度信息的电压(或者电流)数值与温度的对应关系具有完美的线性度的要求。在这线性特性基础上，自然界温度测量对象的温度变化可以线性地对应到电压(或者电流)数值的变化上，从而完成温度信息的采集和以数字化通讯的方式传输出来。

在模拟信号处理方法中，线性化的温度-电压值物理模型是基于以下的数学模型和物理规律而建立起来的。

如图1所示，两个面积和形状严格匹配的双极型PNP晶体管BJT₁和BJT₂接成基极-集电极短接并连接至地线，两路成比例关系的偏置电流，I₀和N倍的I₀，分别流入BJT₁和BJT₂的发射极端口。该两路电流分别在双极型晶体管BJT₁和BJT₂的发射极到基极之间形成由于PN结导通而得到的电压V_BE1和V_BE2。上述两个PN结电压之差由如下关系得到：