Полупроводниковый измеритель температуры Советский патент 1990 года по МПК G01K7/01 

Изобретение относится к технике измерения температур, а именно к полупроводниковым измерителям температуры для измерения температуры в диапазоне 200-425 К.

Цель изобретения - повьшение чувствительности измерителя температуры.

На чертеже показана принципиальная электрическая схема измерителя температуры.

Измеритель температуры содержит первый 1 и второй 2 согласованные транзисторы, выполненные на одной подложке, первый 3, второй 4 и третий 5 резисторы, первый дифференциальный усилитель 6, измеритель 7 напряжения и источник 8 напряжения. Измеритель температуры содержит также второй дифференциальный усилитель 9, третий

транзистор 10, имеющий относительно согласованной пары обратный тип проводимости, и четвертый II, пятый 12 и шестой 13 резисторы.

Измеритель температуры работает следующим образом.

Источник В напряжения формирует высокостабильное напряжение, которое является опорным для полупроводникового термопреобразователя на согласованной паре кремниевых транзисторов 1 и 2. Через транзистор 2, включенный по диодной схеме, протекает ток

и - u.s

чRC

(1)

О)

о

О5 00 vj

СП)

где и

R,

-напряжение источника 8 напряжения;

-сопрот1 вление резистора 3 ;

3160

-

Ugg - падение напряжения на ивреходе эмиттер-база транзистора 2.

Падение, напряжения на резисторе 4 рав но падению напряжения на резисторе 3, так как ди41ференциальный усилитель 6 через цепь обратной связи, состоящей из дифференциального усилителя 9, транзистора 10 и резисторов 11,12 и 13, устанавливает потенциал эмит- i тера транзистора 1 U, таким, чтобы коллеторы двух транзисторов 1 и 2 были эквипотенциальны, т.е. коллекторны ток транзистора 1 равен

и - UjS (2)

1(

R4

где R - сопротивление резистора 4. Разность падений напряжений на

,

эмиттернык переходах двух согласован нык транзисторов (в -данном случае это напряжение на эмиттере транзистора 1 Ug j) с учетом выражений (1) и (2) определяется выражением .

КТ , 1е U.1 -q - l7

КТ , R,4 - In -- ,

1. 3

(3)

где К - постоянная Больцмана;

Т - температура по шкале Кельвина;

q - заряд электрона. Дифференциальный усилитель 9 поддерживает равными падения напряжения на резисторах И и 12. Поэтому ток чере резистор 11, а значит через эмиттер и коллектор транзистора 10 определяе ся выражением: UBOIK

«о It

(4)

где 1,0- ток коллектора транзистора 10;

и - выходное напряжение дифференциального усилителя 6;

R,(R№,,

R.a- сопротивление резисторов il,

12 и 13,

Напряжение на эмиттере транзистора 1 равно

и (1,+ 1,о)

где R;c сопротивление резистора 5. Решая систему уравнений (3),(4) и(5) получим следующее выражение

и,

П . (

. 1Э„

т R in- -- R,2 Ry q R3

I - I,R5)

Из этого выражения определим температуру TO , при которой О

. К1п|- -3

(7)

- ю йf.5

20

25

30

т--35

н

,

45

50

55

Таким образом, выбирая необходимую величину Rg., можно в широких пределах менять величину Т-, а выбором ве-- - Кз

личины R.. или отношения --- можно -

к

менять чувствительность в необходимых пределах.

Формула изобретения Полупроводниковый измеритель температуры, содержащий первый и второй согласованные транзисторы, выполненные на одной подложке, базы которых соединены между собой и с коллектором второго транзистора, который соединен с неинвертирую1цим входом дифференциального усилителя и через первый резистор - с первым выводом источника напряжения, коллектор первого транзистора соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя и через второй резистор - с первым выводом источника напряжения, выход первого дифференциального усилителя соединен с первым выводом измерителя напряжения, второй вывод которого соединен с общей шиной и с вторым выводом источника напряжения, эмиттером второго транзистора и с первым выводом третьего резистора, второй вывод которого соединен с эмиттером первого транзистора, отличающий- с я тем, что, с целью повышения чувствительности измерителя тe fflepaтypы, , в него введены второй дифференциальный усилитель, третий транзистор, имеющий относительно первого и второго транзисторов обратный тип проводимости, четвертый, пятый и шестой резисторы, первые выводы четвертого и пятого резисторов соединены с выходом дифференциального усилителя, второй вывод четвертого резистора соединен с эмиттером третьего транзистора и инвертирующим входом второго дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с вторым выводом пятого резистора и первым выводом шестого резистора, второй вы- .вод которого соединен с общей шиной, а выход второго дифференциального усилителя соединен с базой третьего транзистора, коллектор которого соединен с эмиттером первого транзистора.

Изобретение относится к технике измерения температур, а именно к полупроводниковым измерителям температуры для измерения температуры в диапазоне от 200 до 425 К. Цель изобретения - повышение чувствительности измерителя температуры. Полупроводниковый измеритель температуры содержит первый и второй согласованные транзисторы, выполненные в одном кристалле, источник напряжения, дифференциальный усилитель, измеритель напряжения и три резистора, а также второй дифференциальный усилитель, третий транзистор и три дополнительных резистора,в совокупности включенные в обратную связь дифференциального усилителя. 1 ил.

Редактор М.Келемеш

Составитель Е.Зыков Техред Л.Олийнык

Заказ 3545

Тираж 508

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Корректор Т.Малец

Подписное