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摘要:半导体PN结正向导通压降受温度影响,并随温度上升,正向压降线性下降,利用这一点可以将PN结作为温度传感器使用。本文通过三个具体实验研究了半导体PN结的正向导通压降的温度特性。
关键词:二极管;PN结;正向压降;温度特性;三极管
在工业设计、工程建设、日常生活及科研中,温度控制的运用是很普遍的,随着温度控制技术的不断发展及其应用的推广,人们对温度控制提出了更高的要求。半导体PN结温度传感器具有灵敏度高、线性好、响应快、体积小和成本低等特点,具有其他温度传感器不能比拟的优越性,因此PN结温度传感器已经成为一种应用广泛的测温元件。了解PN结温度传感器特性具有重要的意义。本文通过实验分析研究了PN结的正向压降随温度的变化特性。
1 实验原理
2 实验设计及数据处理
选取小功率4148二极管和9013三极管的发射结作为测试器件,使用胜利VC9208数字万用表测量温度和PN结正向导通压降。为了得到PN结在不同温度环境下的正向导通压降,将PN结与万用表测温传感头紧密贴合后,用薄的隔水材料包裹置于不同温度的水中,利用另外一块同型号万用表测量PN结的正向导通压降,并记录测量数据。
2.1 二极管PN结正向导通压降温度特性实验
2.2 三极管发射结正向导通压降温度特性实验
3 结果分析
从上面的三个实验可以看出,PN结正向压降随温度变化曲线近似直线,即随温度的上升,正向压降线性下降,可作为温度传感器使用。對比三个实验不难看出,三极管的方案一,正向压降对于温度更为敏感,灵敏度更高,而方案二和二极管的特性曲线斜率相同,即有相同的灵敏度。因此,从电路简单的角度考虑,可以采用二极管作为传感器,从精度的角度考虑,可以采用三极管的方案一。
参考文献
[1]周党培,陈业仙. 半导体PN结温度特性实验[J].实验室科学,2012.02(15):100-104
[2]徐 兵. PN结正向压降温度特性实验的几点改进措施[J].计量与测试技术,2011,38(2):48-49
[3]陈 柱,聂立波,常 浩. 基于AVR单片机的温度测量与控制系统设计[J].湖南工业大学学报,2012,26(3):76-81
[4]吴晓春,柏逢明. 基于晶体管PN结温度特性的热电偶冷端补偿[J].长春理工大学学报,2007,3:47-50
[5]高旭辉,汪维刚. PN结特性的数学表达及其推导[J].德州学院学报,2012,28(4):25-26
作者简介:
孙大为(1984-),男,汉族,助教,研究方向:电工电子技术应用。
柳 颖(1981-),女,汉族,讲师,研究方向:无线通信技术。
张爱玲(1982-),女,汉族,助教,研究方向:电工电子技术应用。
关键词:二极管;PN结;正向压降;温度特性;三极管
在工业设计、工程建设、日常生活及科研中,温度控制的运用是很普遍的,随着温度控制技术的不断发展及其应用的推广,人们对温度控制提出了更高的要求。半导体PN结温度传感器具有灵敏度高、线性好、响应快、体积小和成本低等特点,具有其他温度传感器不能比拟的优越性,因此PN结温度传感器已经成为一种应用广泛的测温元件。了解PN结温度传感器特性具有重要的意义。本文通过实验分析研究了PN结的正向压降随温度的变化特性。
1 实验原理
2 实验设计及数据处理
选取小功率4148二极管和9013三极管的发射结作为测试器件,使用胜利VC9208数字万用表测量温度和PN结正向导通压降。为了得到PN结在不同温度环境下的正向导通压降,将PN结与万用表测温传感头紧密贴合后,用薄的隔水材料包裹置于不同温度的水中,利用另外一块同型号万用表测量PN结的正向导通压降,并记录测量数据。
2.1 二极管PN结正向导通压降温度特性实验
2.2 三极管发射结正向导通压降温度特性实验
3 结果分析
从上面的三个实验可以看出,PN结正向压降随温度变化曲线近似直线,即随温度的上升,正向压降线性下降,可作为温度传感器使用。對比三个实验不难看出,三极管的方案一,正向压降对于温度更为敏感,灵敏度更高,而方案二和二极管的特性曲线斜率相同,即有相同的灵敏度。因此,从电路简单的角度考虑,可以采用二极管作为传感器,从精度的角度考虑,可以采用三极管的方案一。
参考文献
[1]周党培,陈业仙. 半导体PN结温度特性实验[J].实验室科学,2012.02(15):100-104
[2]徐 兵. PN结正向压降温度特性实验的几点改进措施[J].计量与测试技术,2011,38(2):48-49
[3]陈 柱,聂立波,常 浩. 基于AVR单片机的温度测量与控制系统设计[J].湖南工业大学学报,2012,26(3):76-81
[4]吴晓春,柏逢明. 基于晶体管PN结温度特性的热电偶冷端补偿[J].长春理工大学学报,2007,3:47-50
[5]高旭辉,汪维刚. PN结特性的数学表达及其推导[J].德州学院学报,2012,28(4):25-26
作者简介:
孙大为(1984-),男,汉族,助教,研究方向:电工电子技术应用。
柳 颖(1981-),女,汉族,讲师,研究方向:无线通信技术。
张爱玲(1982-),女,汉族,助教,研究方向:电工电子技术应用。