Терморегулятор Советский патент 1978 года по МПК G05D23/19 

9

Изобретение относится к области автоматики И приборостроения.

Известны терморегуляторы, выполненные в едином кристалле полупроводника вместе с термостатируемым устройством flj, содержащие датчик температуры на основе р-л-перехода, смещенного в прямом направлении, усилитель И нагреватель. Недостатком этого терморегулятора является низкая точность термостатирования (около 3°), обусловленная невысокой чувствительностью датчнка (около 2,2 мВ/град) и конструктивными И технологическими трудностями размещения высокочувствительного и высокостабнльного усилителя в едином кристалле с термостатируемой схемой.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для регулирования температуры, содержащее транзистор И стабилизированные источники питания (2.

Недостатком этого устройства является низкая точность регулирования, обусловленная малым температурным коэффициентом термочувствительного параметра (напряжения эмнттер-база около 2,2 мВ/град или

обратного тока р-п-перехода - доли микроампера на градус).

Целью изобретения является повышение ТОЧНОСТИ И расширение диапазона регулирования температуры.

Поставленная цель достигается тем, что по.лупроводниковый датчик температуры - нагреватель выполнен на транзисторе, входная И вы.чодная цепи которого подключены к стабилизированным источникам питания. , Источник питания, подключенный к выходНОЙ цепи, выполнен п виде источника тока.

На фиг. 1 показана схема терморегулятора.

Транзистор 1, включенный инверсно, (в качестве эмиттера служит переход большей площади) соединен со стабилизированным ИСТОЧНИКОМ питания выходной цепи 2, выполненным в виде источника тока, и со стабилизированным ИСТОЧНИКОМ питания входной цепи 3. Транзистор 1 выполнен в одном кристалле полупроводника с термостатируемым устройством 4.

На фиг. 2 показана выходная вольт-амперная характеристика транзистора I. Кривая I соответствует температуре кристалла

«

Tt, а кривая И - температуре Т), большей чем Ti. Кривые выбраны так, что они пересекают ординату YK,,, соответствующую току источника 2 в точках с абсциссами: кривая I - икц,е....г- максимальное иалряжеиие на 1« ллекгоре, а кривая II - напряжение насыщения транзистора.

При постоянном токе коллектора рассеиваемая мощность пропорциональна напряжению на коллекторе, т. е. определяется температурой кристалла, причем при росте температуры мощность уменьшается. При соответствующем тепловом сопротивлении кристалл-окружающая среда изменению температуры окружающей среды от минимальной до максимальной соответствует измененне температуры кристалла от Т i до Та. Благодаря большому выходному сопротивлению транзистора 1 разность Ts-Т) мала, что соответствует высокой точности термосгабилнзации. Инверсное включение увеличивает зависимость тока коллектора от температуры, что также повышает точность регулирования.

Например, для кремниевого планарноэпитаксиального транзистора в инверсном включении при токе коллектора 5 м.А, максимальном напряжении на коллекторе ЗВ, коэффициенте передачи тока Вст-1 и тепловом сопротивлении кристалл-среда 3 град-мВт изменение температуры Т -Ti не превышает 0,03 град (т. е. ±0,015 град) при изменении температуры среды от -10 до + 50°С.

Таким образом, при предельно простой схеме, предложенный терморегулятор обеспечивает более высокую точность регулиро

вания температуры, позволяет сэкономить площадь кристалла полупроводника, в котором достаточно выполнить для термостатирования дополнительно только один транзистор. При этом стабилизаторы входной и выходной цепей могут быть выполнены в отдельном крнсталле.

Формула изобретения

Терморегулятор, содержащий полупроводниковый датчнк температуры - нагреватель и стабилизированные нсточникн пнтання, отличающийся тем, что, с целью расширеиия диапазоиа регулироваиия, полупроводниковый датчик температуры - нагреватель, выполнен на транзисторе, входная и выходная цепи которого подключены к стабилизиро ванным источникам питания; причем источник питания, подключенный к выходной цепи, выполнен в внде источника тока.

Источники ннформацин, принятые во вннманне при экспертизе:

1.Интегральная электроника в измерительных приборах. Л., «Энергня, 1974, с. 126.

2.Крнвоносов А И. Полупроводниковые

«Энергия, 1974,

датчнки температуры, с. 100, рис. 3-3.

ш: 7

(J.

«Э

(

.Z