基于雙極型晶體管的溫度傳感器

陽佳麗，趙 新，高 博，張 析，龔 敏

（四川大學物理學院，成都 610065）

1 引言

溫度與人們的生產生活息息相關，因此用于溫度檢測的溫度傳感器得到了廣泛的應用，如對芯片溫度進行監測［1］、環境溫度進行監測等。溫度傳感器主要分為分立式和集成式兩類，其中集成溫度傳感器具有體積小、成本低等優勢，廣泛應用于各種片上系統、工業物聯網中。

集成溫度傳感器通常使用雙極型晶體管（BJT）［2］、金屬-氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）［3］、電阻［4］作為感溫元件。MOSFET 易受非線性和工藝偏差的影響，電阻具有較大非線性，以二者做感溫元件的溫度傳感器通常需要多點校準來提高輸出電壓的精度［5］。BJT 有較好的溫度特性，以其做感溫元件的溫度傳感器大多只需要單點校準就可提高輸出電壓的精度。因此，業界通常使用BJT 作為溫度傳感器的感溫元件。

文獻［6-8］均采用BJT 作為感溫元件，以不同的方式獲得溫度傳感電壓。文獻［6］通過運算放大器將BJT基極與發射極電壓的差值ΔVBE放大，獲得溫度傳感電壓，但溫度系數較小。文獻［7］采用電流增益補償技術、動態元件匹配（DEM）技術和斬波穩定技術來減小誤差，并通過帶有R-2R 數模轉換器（DAC）的非反相放大器的增益級獲得合適的輸出電壓，增益級電路結構較為復雜。文獻［8］在0～40 ℃范圍內，利用與絕對溫度成正比的電流（IPTAT）和與絕對溫度成反比的電流（ICTAT）之差來產生一個高斜率的溫度傳感電壓，電路結構簡單且功耗較低。

為了在－55～125 ℃范圍內實現一個輸出電壓精度較高……