关于许多运用而言,存在着比传统热敏电阻更先进的技能,而传统技能往往仅仅因为从前规划中一向选用而被频频运用。
运用硅技能制作温度传感器是完成最佳可靠性的办法之一,因为这种传感器的行为与硅自身相同安稳。例如,依据硅的传感器在长达50年的时间内漂移量甚微。准确的半导体制作技能使传感器具有高度的可再出产性。
硅的另一大优势在于,传感器能够充分运用集成电路的封装和大批量制作原理。这对当今轿车运用尤为重要,因为小型化和封装已经成为其主导趋势。
硅温度传感器还具有正温度系数,其电阻随温度升高而增大,从而能供给毛病防护功用。
制作安稳、高度线性且经用的硅温度传感器的办法之一是运用分散电阻原理(图1)。
图1 “分散电阻”器材供给圆锥形电流散布
芯片尺度约为500x500x240μm。芯片的上外表覆盖着二氧化硅绝缘层,上有一个直径约为20μm的金属化切开孔。整个底面都经金属化处理。
这种摆放经过晶体供给圆锥形电流散布,因而得名为“分散电阻”。此类摆放的首要长处在于,传感器电阻对制作公役的依靠程度有显着下降。
挨近金属化孔的区域决议了电阻的首要部分,因而电阻的构建独立于硅晶体的尺度公役。分散到金属化表层下面晶体内的n+区域则下降了金属-半导体结点处阻挡层的效应。
但这种装备与极性高度相关,并且需求径向引线封装。有时还会在装置传感器时引发一些问题,因为其极性并非总是那么显着。
要成功处理此问题,能够串联两个极性相反的传感器,如图2所示。选用这种装备后,传感器的电阻将与电流方向无关。
图2 两个极性相反的传感器的串联
但单传感器摆放在一些运用中也具有优势。例如,结构简略的特性使得该传感器能以紧凑的SOD68(DO-34)封装进行出产。另一重要长处在于其作业温度最高可达300℃,而非硅传感器一般的150℃。
这在单传感器材用金属触点正极偏置时即可完成。最高温度之所以能进步,是因为金触点上的正电压极大地下降了上部n+分散层中的空穴浓度。
分散电阻技能是恩智浦半导体KTY系列硅温度传感器的根底。该技能能够进行高度准确的温度丈量,因为它们能够在整个温度规模内出现实在线性的温度系数(图3)。
图3 分散电阻传感器的线性特性(恩智浦半导体公司的KTY 81/82)
随温度而改变的电阻值能够用与类型有关的常数A和B来核算。在需求更高线性度的场合,能够很方便地添加线性化电阻器。
因为温度系数为正,传感器在体系过热时能够履行毛病防护功用。此外,硅特性天分安稳,因而KTY传感器具有极高可靠性和极长的运用寿命。
KTY温度传感器的应力测验标明,传感器在挨近最高温度的条件下作业10,000小时,典型漂移量仅0.2K。
但是这些传感器一般的作业温度仅为规则最高温度的一半,因而依据对实在环境下的测验数据揣度,这种低漂移量能够坚持450,000小时(51年)。
恩智浦为轿车规划工程师们供给了当今挑选规模最广的硅温度传感器,公司依据封装、标称电阻、公役和作业规模区分出了丰厚的产品系列。KTY81和KTY82系列运用双传感器技能,适用于与极性无关的检测场合。
KTY83和KTY84系列选用专为在油或水之类的液体内运用而规划的密封玻璃封装。KTY84系列的作业温度高达300℃,是排气和加热体系的抱负挑选。
KTY传感器还有(玻璃或塑料和SMD(塑料))引线式封装可供挑选,如图4所示。
图4 不同封装供给了规划灵活性
得益于高精度和杰出的长时间安稳性,选用分散电阻技能的KTY系列硅传感器将成为依据负温度系数(NTC)或正温度系数(PTC)技能的传统传感器的有力替代品。
它们的首要长处是:
1. 长时间安稳性;
2. 依据硅批量处理技能;
3. 近似线性的特性。
轿车运用包含油温检测、引擎冷却、车内温度操控和柴油喷发等。表1显现了恩智浦公司适用于轿车运用的系列处理方案。
表1 恩智浦公司供给的一系列硅温度传感器处理方案
尤其在轿车运用方面,硅温度传感器技能供给了更高的可靠性和规划灵活性,并且不会添加本钱。摒弃传统技能而优先选用这种技能能使工程愈加顺畅。
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