Cómo funcionan los sensores de temperatura de semiconductores
Principio de funcionamiento del sensor de temperatura semiconductor
Principio de funcionamiento del sensor de temperatura semiconductor Muchos de nuestros dispositivos electrónicos en la vida necesitan usar sensores. El sensor es un dispositivo de detección que puede sentir la medida. información y ser capaz de detectar la información. A continuación se comparte el principio de funcionamiento del sensor de temperatura del semiconductor. Principio de funcionamiento del sensor de temperatura semiconductor 1
Principio de funcionamiento del sensor de temperatura semiconductor:
1. Principio de funcionamiento del sensor de temperatura termopar
Combinación de dos conductores o semiconductores diferentes llamado termopar. El potencial termoeléctrico EAB(T, T0) del termopar se sintetiza a partir del potencial de contacto y la diferencia de potencial de temperatura. El potencial de contacto se refiere al potencial generado en el punto de contacto entre dos conductores o semiconductores diferentes. Este potencial está relacionado con las propiedades de los dos conductores o semiconductores y la temperatura en el punto de contacto.
Cuando hay dos conductores y semiconductores diferentes A y B formando un bucle, y los dos extremos están conectados entre sí, siempre que las temperaturas en los dos nodos sean diferentes, la temperatura en un extremo es T, que se llama extremo de trabajo o extremo térmico, la temperatura del otro extremo es TO, que se llama extremo libre, entonces habrá corriente en el bucle, es decir, la fuerza electromotriz existente en el bucle es. llamada fuerza electromotriz térmica. Este fenómeno de fuerza electromotriz generada debido a diferencias de temperatura se llama efecto Seebeck.
2. Principio de funcionamiento del sensor de temperatura infrarrojo
En la naturaleza, cuando la temperatura de un objeto es superior al cero absoluto, debido a la existencia de movimiento térmico interno, irradiará continuamente Las ondas electromagnéticas incluyen rayos infrarrojos con una banda de entre 0,75 y 100 μm. Los sensores de temperatura por infrarrojos se fabrican según este principio.
SMTIR9901/02 es un sensor de infrarrojos muy utilizado en el mercado. Se trata de un sensor de infrarrojos basado en silicio basado en una termopila. Una gran cantidad de termopares están apilados en la base de silicio inferior. Los contactos de alta temperatura y los contactos de baja temperatura en la capa inferior aíslan su calor a través de una película extremadamente delgada.
La capa de absorción negra sobre la base de silicio de alta temperatura. Los contactos de temperatura convierten la radiación incidente. Es energía térmica. Se puede saber por el efecto termoeléctrico que el voltaje de salida es proporcional a la radiación. Por lo general, la termopila utiliza BiSb y NiCr como termopares.
3. Principio de funcionamiento del sensor de temperatura analógico
AD590 es un sensor de temperatura de salida de corriente con un rango de voltaje de fuente de alimentación de 3 ~ 30 V y una corriente de salida. de 223μA~ 423μA, la sensibilidad es 1μA/℃. Cuando la resistencia de muestreo R se conecta en serie en el circuito, el voltaje a través de R se puede utilizar como voltaje de salida. El valor de resistencia de R no puede ser demasiado grande para garantizar que el voltaje en ambos extremos del AD590 no sea inferior a 3 V.
La distancia de transmisión de la señal de corriente de salida AD590 puede alcanzar más de 1 km. Como fuente de corriente de alta resistencia, hasta 20 MΩ, no tiene que tener en cuenta los errores causados por la resistencia adicional introducida por los interruptores selectores o los multiplexores CMOS. Adecuado para medición de temperatura multipunto y control remoto de medición de temperatura.
4. Principio de funcionamiento del sensor de temperatura digital
Es un sensor de temperatura digital producido con tecnología de silicio y utiliza una estructura PTAT. Esta estructura semiconductora tiene buenas características de salida precisas relacionadas con la temperatura. La salida de PTAT se modula en una señal digital a través de un comparador de ciclo de trabajo. La relación entre el ciclo de trabajo y la temperatura es la siguiente: DC=0,32+0,0047*t, t es grados Celsius.
La señal digital de salida es compatible con el microprocesador MCU A través del muestreo de alta frecuencia del procesador, se puede calcular el ciclo de trabajo de la señal de onda cuadrada del voltaje de salida y se puede obtener la temperatura. Debido a su tecnología especial, este sensor de temperatura tiene una resolución mejor que 0,005K. El rango de temperatura de medición es de -45 a 130 ℃, por lo que se usa ampliamente en ocasiones de alta precisión. Principio de funcionamiento del sensor de temperatura semiconductor 2
1. Sensor de temperatura de resistencia térmica:
Principio de medición de temperatura: la resistencia térmica mide la temperatura en función del efecto térmico de la resistencia, es decir, la resistencia de la resistencia. Características que cambian con los cambios de temperatura. Por lo tanto, siempre que se mida el cambio de resistencia de la resistencia térmica sensora de temperatura, se puede medir la temperatura. En la actualidad, existen principalmente dos tipos de resistencias térmicas metálicas y termistores semiconductores.
El valor de resistencia y la temperatura de una resistencia térmica metálica generalmente se pueden expresar mediante la siguiente relación aproximada, a saber: Rt=Rt0[1+α(t-t0)] donde Rt es la resistencia a la temperatura t el valor Rt0 es el valor de resistencia correspondiente a la temperatura t0 (normalmente t0=0℃) es el coeficiente de temperatura.
La relación entre la resistencia y la temperatura de un termistor semiconductor es: Rt =AeB/t donde Rt es la resistencia cuando la temperatura es t A y B dependen de las constantes de la estructura del material semiconductor; .
Rango de medición de temperatura: la resistencia térmica del metal generalmente es adecuada para medir temperatura en el rango de -200 ~ 500 ℃. Se caracteriza por una medición precisa, buena estabilidad y rendimiento confiable. El rango de medición de temperatura de los termistores semiconductores es solo de -50 ~ 300 ℃, la intercambiabilidad es deficiente y la no linealidad es grave. Sin embargo, el coeficiente de temperatura es mayor y el valor de resistencia a temperatura ambiente es mayor (generalmente por encima de varios miles de ohmios). ).
2. Sensor de temperatura integrado:
Los sensores de temperatura integrados se pueden dividir en sensores de temperatura analógicos y sensores de temperatura digitales.
1. Sensor de temperatura analógico
Principio de medición de temperatura: el circuito de accionamiento, el circuito de procesamiento de señales y el circuito de control lógico necesario están integrados en un solo chip IC, que tiene las ventajas de un tamaño real pequeño. Tamaño y fácil uso. Tiene las ventajas de comodidad, alta sensibilidad, buena linealidad y velocidad de respuesta rápida.
Rango de medición de temperatura: La serie LM135235335 es un sensor de temperatura integrado de alta precisión y fácil de corregir producido por National Semiconductor (NS). Es un sensor de temperatura de salida de voltaje con características de trabajo similares a un Zener. regulador de voltaje.
Esta serie de dispositivos tiene una sensibilidad de 10 mV/K, una impedancia dinámica de menos de 1 Ω, un rango de corriente operativa de 400 μA a 5 mA y una precisión de 1 ℃. El rango de temperatura del LM135 es de -55 ℃ ~ +150 ℃, el rango de temperatura del LM235 es de -40 ℃ ~ +125 ℃ y el rango de temperatura del LM335 es de -40 ℃ ~ +100 ℃.
Los formularios de paquete incluyen TO-46, TO-92, SO-8. Este dispositivo se usa ampliamente en medición de temperatura, medición de diferencia de temperatura y sistemas de compensación de temperatura.
2. Sensor de temperatura digital
Principio de medición de temperatura: integre componentes sensibles, unidades de conversión A/D, memoria, etc. en un chip para generar directamente un número que refleje la temperatura medida. . Señal, fácil de usar, pero la velocidad de respuesta es lenta (del orden de 100 ms).
Rango de medición de temperatura: DS18B20 es el primer sensor de temperatura digital del mundo que admite la interfaz "bus de una línea" producida por Dallas Semiconductor Company en los Estados Unidos. El rango de voltaje de la fuente de alimentación es de 3 ~ 5,5 V. y el rango de medición de temperatura es - 55 ℃ ～ + 125 ℃
Resolución programable de 9 a 12 bits, las temperaturas resolubles correspondientes son 0,5 ℃, 0,25 ℃, 0,125 ℃ y 0,0625 ℃ respectivamente. 12 bits Con una resolución de 12 bits, el valor de temperatura se puede convertir en un número en hasta 750 ms.
3. Sensor de temperatura termopar
Principio de medición de temperatura: Los dos extremos de dos conductores diferentes (llamados cables de termopar o electrodos calientes) se conectan para formar un bucle cuando el punto de unión. la temperatura es diferente, se generará una fuerza electromotriz en el circuito. Este fenómeno se llama efecto termoeléctrico, y esta fuerza electromotriz se llama fuerza termoelectromotriz.
Los termopares utilizan este principio para medir la temperatura. Un extremo que se usa directamente para medir la temperatura del medio se llama extremo de trabajo (también llamado extremo de medición) y el otro extremo se llama extremo frío. (también llamado extremo de compensación); el extremo frío está conectado al instrumento de visualización, que muestra la fuerza electromotriz térmica generada por el termopar. Al consultar la tabla de indexación del termopar, se puede obtener la temperatura del medio medido.
Rango de medición de temperatura: Los termopares de uso común pueden medir continuamente desde -50 a +1600 °C. Algunos termopares especiales pueden medir tan solo -269 °C (como oro, hierro, níquel y cromo) y. hasta +2800 ℃ (como tungsteno-renio). Principio de funcionamiento del sensor de temperatura semiconductor 3
Qué son los sensores de temperatura
Sensor termistor: Es la abreviatura de termistor de coeficiente de temperatura negativo. Es un tipo especial de resistencia cuya resistencia cambia según la temperatura. La salida de un termistor no es lineal debido a su naturaleza exponencial; sin embargo, puede linealizarse según su aplicación.
El rango operativo efectivo de los sensores de termistor es de -50 a 250° para termistores encapsulados en vidrio o 150° para termistores estándar.
¿Qué son los sensores de temperatura?
Detector de temperatura de resistencia: El detector de temperatura de resistencia es uno de los sensores con medición muy precisa. En un detector de temperatura de resistencia, la resistencia es proporcional a la temperatura. El sensor está fabricado con metales de platino, níquel y cobre. Tiene una amplia gama de capacidades de medición de temperatura y se puede utilizar para medir temperaturas que oscilan entre -270 oC y +850 oC.
Los RTD requieren una fuente de corriente externa para funcionar correctamente. Para medir la temperatura usando un RTD, debe estar conectado a un puente de Wheatstone y a una fuente de corriente constante. Mida la salida de voltaje para determinar la resistencia. Luego, la temperatura se puede deducir de la relación lineal resistencia-temperatura del RTD dado.
Los sensores de termopar son sensores de temperatura de contacto muy comunes. Son compactos, económicos, fáciles de usar y responden rápidamente a los cambios de temperatura.
Consta de un elemento sensor, que puede ser de vidrio o recubierto de epoxi, y dispone de 2 cables para su conexión al circuito. Miden la temperatura midiendo cambios en la resistencia eléctrica. Los termistores están disponibles en formas NTC o PTC y generalmente tienen un costo más bajo.
Sensor semiconductor: El sensor semiconductor es un dispositivo en forma de IC. Normalmente, estos sensores se denominan sensores de temperatura IC. Sensor de temperatura de salida de corriente, sensor de temperatura de salida de resistencia, sensor de temperatura de silicio de salida de resistencia, sensor de temperatura de diodo, sensor de temperatura de salida digital.
Los sensores de temperatura semiconductores actuales ofrecen alta linealidad y precisión en el rango operativo de aproximadamente 55°C a +150°C.
El sensor de infrarrojos es un instrumento electrónico y el sensor de infrarrojos es un sensor de temperatura sin contacto. Son dispositivos sensibles a la luz que detectan la radiación infrarroja (IR) de áreas u objetos circundantes para medir el calor. Estos sensores se dividen en dos categorías: sensores infrarrojos térmicos y sensores infrarrojos cuánticos.
El artículo presenta principalmente qué son los sensores de temperatura. Al explorar el texto completo, podrá aprender que existen muchos tipos de sensores de temperatura adecuados para aplicaciones de medición de temperatura y que brindan diferentes funciones o especificaciones. Por ejemplo, un sensor de temperatura puede proporcionar una salida analógica o digital.