Kann jeder BJT zur Temperaturmessung verwendet werden?

Sie können viele (aber nicht alle ) Arten von BJT verwenden und gute Ergebnisse erzielen. Sie sollten keine allgemeinen Teile wie 1N400x 1N4148 1N914 Dioden oder Gleichrichter oder RF BJTs oder OC71 Germaniumtransistoren oder massive 2N3055 Leistungstransistoren für diese Art von verwenden$\Delta$-Vbe-Schaltung.

Das Messprinzip besteht hier darin, die Differenz im Durchlassabfall des Transistors in Diodenschaltung bei zwei Strömen zu messen, die vielleicht eine Dekade voneinander entfernt sind, was weitaus besser vorhersagbar ist als eine einfache Vbe-Messung. Der Unterschied hat ein wohldefiniertes Verhalten und der nicht angepasste Fehler kann weniger als 1 °C betragen, selbst für zufällige (geeignete) Transistoren. Mit einer einfachen Vbe-Messung ist das unmöglich, und wir wollen natürlich immer eine individuelle Kalibrierung vermeiden.

Der Kompromiss ist mehr Komplexität (alles auf einem Chip, also nicht Ihr Problem) und etwa 1/10 der Spannungsempfindlichkeit (eher -200 uV / ° C als die -2 mV / ° C, die jeder kennt), was automatisch erfordert -Null-Schaltung auf dem Chip.

Ein als Diode geschalteter Transistor verhält sich viel eher wie eine ideale Diode als beispielsweise ein 1N4148. Insbesondere der Idealitätsfaktor$n$ist 1 (normalerweise etwa 1,004 für einen 2N3904) und nicht irgendwo zwischen 1 und 2. Aus diesem Grund finden Sie auch Transistoren in Diodenschaltung, die in Log- und Antilog-Schaltungen verwendet werden.

$\Delta V_{BE} = n \frac{kT}{q} \ln(\frac{I_{HIGH}}{I_{LOW}})$

Wenn$n$= 1,0, kT/q = T * 8,61E-5, Ihigh/Ilow = 10 dann

$\Delta V_{BE} = 198\mu$V/°C

Die Verwendung einer Diode ergibt einen Fehler von 50-100%. In absoluter Temperatur.

Der andere Faktor, der die Genauigkeit dieser Art von Schaltung beeinflusst, ist der Basiswiderstand. Um diesen Fehler zu minimieren, verwenden Sie einen Transistor mittlerer Leistung wie einen 2N4401 oder 2N4403 oder 2SC1815 oder C8050 usw. usw. (PNP oder NPN funktionieren beide, da es sich um eine 2-Leiter-Verbindung handelt). Natürlich nur Silikontypen. Sie könnten einen Transistor mit höherer Leistung verwenden, wenn Sie möchten, dass eine Lasche festgeschraubt wird, aber Leckagen können die Messung bei sehr hohen Temperaturen beeinträchtigen.

Was Sie hier verwenden, sind die Eigenschaften des PN-Übergangs im Gerät, und dieser hat von Natur aus eine Temperaturabhängigkeit (von typischerweise -2 mV / Kelvin).

Dieser Wert variiert über den Strom durch das Gerät und das Dotierungsprofil des PN-Übergangs und wahrscheinlich auch über einige andere Faktoren. Aber die Temperaturabhängigkeit wird immer da sein und ist auch über einen weiten Temperaturbereich (wie von -50 bis 200 Grad C) ziemlich linear.

Ich denke, solange Sie das von Ihnen verwendete Gerät zusammen mit dem EMC1403 kalibrieren können (damit der richtige Strom durch den PN-Übergang fließt), können Sie dies zum Laufen bringen.

Abhängig von der benötigten Genauigkeit müssen Sie möglicherweise nicht jedes einzelne Gerät kalibrieren. Sie könnten 10 Geräte kalibrieren, sehen, was Sie erhalten, den Durchschnitt davon als Standardkalibrierung verwenden und dann mit mehr Geräten überprüfen, ob dies die erforderliche Genauigkeit ergibt.

Aber meiner Meinung nach können Sie fast jede siliziumbasierte Diode oder jeden gewünschten Transistor verwenden.

Solange Sie die Sensorvorrichtung thermisch richtig mit dem verbinden können, was Sie messen möchten, benötigen Sie keine große Sensorvorrichtung oder dergleichen für eine gute thermische Verbindung. Der Sensor verbraucht nicht viel Energie. Wenn er also eine geringe thermische Masse hat, folgt er der Temperatur dessen, worauf er montiert ist, sehr schnell.

Seite 38, Beta-Kompensation ist dein Freund. Dies klingt nach einer sehr teuren Lösung zur Temperaturmessung, aber solange es sich um ein Siliziumgerät und einen Mehrheitsträger (Diode oder BJT, aber es gibt ein besseres Wort für diese Gerätefamilie) handelt, sollten Sie in der Lage sein, Ihre Temperatur zu messen. Je nach Dopinglevel müssen Sie diese Beta-Kompensation jedoch anpassen.

Was Spehro gesagt hat,
wollte ich hinzufügen, dass ich mit viel Glück den TIP31C (TO-220-Pack) als Temperatursensor verwendet habe. (CB kurzgeschlossen) Hier ist ein Link zu meinem Kalibrierungsdokument. (Ich kann eine Einzelpunktkalibrierung durchführen ... aber ich muss die Kurve einmal messen. Ich habe ein paar verschiedene TIP31C-Datumscodes (alle von Fiarchild) ausprobiert und 99 % davon passen gut auf die Kurve.
Ich habe auch nachgesehen beim X10-Stromtrick. (Ströme im Strombereich von 1uA bis 100uA scheinen am besten zu funktionieren.) Aber es gibt typischerweise einen Fehler von 0,5 bis 1%, aufgrund des von Spehro diskutierten Nicht-Idealitätsfaktors (1% von 300K ist 3K)