专利名称：高互换性双pn结温度传感器的制作方法
技术领域：
本发明是一种测控温领域的温度传感器。
关于单支PN结温度传感器多以硅材料为主，工作温区一般为-200℃～+250℃，但主要使用温区为-50℃～+150℃，线性也较好，工作电流在10μA～400μA，大多数取100μA，灵敏度约为1.8mV/℃～2.5mV/℃，零温度电压约为500mV～800mV。由于单PN结有许多优点，因而得到广泛的应用。但是单PN结的互换性没有得到很好的解决，无法大批量生产满足要求互换的场合。例如要求万支以上满足线性度、起始电压和灵敏度都达到一定误差范围的PN结温度传感器，各器件厂家都无法生产出达到要求的产品。在同一批单PN结产品中其起始电压、灵敏度、线性等参数的分散性很大，不同批产品的变化就更大，在大批量使用时，无法满足互换性的要求。
本发明的目的就是要解决结性温度传感器的互换性问题，提供一种高互换性双PN结温度传感器。
本发明的目的是这样实现的本发明所述的高互换性双PN结温度传感器是采用两个PN结配对使用，在不同电流流过的情况下，选择不同的零电压和灵敏度，达到互换性好的目的。对于铁路机械保温车的测温仪来说，当工作电流为200微安时，零电压为1201～1211毫伏，灵敏度为4.433～4.633毫伏/摄氏度;对于铁路客车的轴温报警器中采用300微安的电流时，零电压为1230～1240毫伏，灵敏度为4.266～4.466毫伏/摄氏度。
本发明的效果在单PN结温度传感器中，如果选定某一温度参数如零电压和灵敏度以及一定的精度要求例如±1度，筛选合格率仅为5%，使得厂家无法大批量供货，也使用户对造价无法接受。采用本发明的双PN结配对方法，精度符合要求的产品达到50%以上，因而可以满足大批量使用同一参数的场合。另外，由于两支PN结串联，提高了起始电压和灵敏度，因而也提高了信噪比，减小了外界干扰的影响。串联PN结的线性也比单PN结有所改善。
下面给出本发明的具体实施例。
大家知道，PN结的输出电压、输出阻抗与工作电流有关。工作电流越大，输出电压高，输出阻抗越小。输出阻抗小、漏电等影响(并联干扰)越小。但是传输过程中导线有一定的电阻，电流越大导线上的压降越大(串联干扰)，影响测量精度。因此要根据实际测量场合需要而综合考虑工作电流的选择。在铁路机械保温车的测温仪中，由于传输线较长，约100米，车内湿度较高，有漏电影响。要求传感器导线上串联10欧姆影响小于0.5度，并联200千欧影响小于0.5度，这时我们选择200微安电流较合适，因为200微安×10欧＝2毫伏，双PN结灵敏度为4.53毫伏/度，影响小于0.5度。输出阻抗为300欧姆，漏电流为I漏＝ (VO)/(200千欧) ＝6微安，V0-为零电压，6微安×300欧＝1.8毫伏，小于0.5度。如何选择双PN结的零温度电压和灵敏度的最佳趋向值，是本发明要解决的问题。在200微安的恒定电流下，测试单PN结的零温度电压的统计分布，其分布曲线的峰值在603毫伏±3毫伏，同样温度系数的统计分布峰值约为2.26±0.05毫伏/度，因此可以得出在200微安电流下，双PN结温度传感器的参数为零电压1206±5毫伏，灵敏度为4.53±0.1毫伏/度。经测定其最佳参数为零电压1206毫伏，灵敏度为4.53毫伏/度。
在铁路客车轴温报警器中，传输线最长约50米，截面0.5毫米2，导线电阻约2欧姆，传感器暴露在风雨之中，可能被浸湿造成漏电，因此选择工作电流较大，为300微安，实测串联14欧姆影响小于1度，并联80千欧影响小于1度。在300微安恒流下，测量单PN结的参数其统计分布曲线的峰值为零电压为617.5±3毫伏，灵敏度为2.18±0.05毫伏/度，因此在300微安恒流下工作的双PN结传感器的参数选在零电压1235±5毫伏，灵敏度4.36±0.1毫伏/度，其最佳参数为1235毫伏，灵敏度为4.36毫伏/度。目前铁路客车上使用的轴温报警器大部分选用了双PN结传感器，逐渐淘汰了其它型式的传感器如热敏电阻，铂电阻，单PN结，集成传感器，铁合金，铜电阻等。双PN结传感器的一致性好与价格低廉，将显示出其优越性，将会在各个领域广泛应用。
权利要求
1.一种高互换性双PN结温度传感器，其特征在于本发明是采用两个PN结配对使用，在不同电流流过的情况下选择不同的零电压和灵敏度。电流为300微安时，零电压为1230～1240毫伏，灵敏度为4.266～4.466毫伏/度；电流为200微安时，零电压为1201～1211毫伏，灵敏度为4.433～4.633毫伏/度。
2.根据权利要求1所述的高互换性双PN结温度传感器，其特征在于电流为300微安时的最佳参数选取为零电压1235毫伏，灵敏度4.366毫伏/度;电流为200微安时的最佳参数选取为零电压1206毫伏，灵敏度4.533毫伏/度。
全文摘要
本发明是一种高互换性双PN结温度传感器，其解决了单PN结温度传感器互换性低一致性差不能大批量生产的问题，其特点是本发明采用两个PN结配对使用，在不同电流流过的情况下选择不同的零电压和灵敏度，电流为300微安时，零电压为1230～1240毫伏，录敏度为4.366毫伏/度；电流为200微安时，零电压为1201～1211毫伏，灵敏度为4.433～4.633毫伏/度。
文档编号G01K7/00GK1048922SQ9010384
公开日1991年1月30日 申请日期1990年6月2日 优先权日1990年6月2日
发明者霍元素, 孟广斌 申请人:北京乐科新技术联合开发部
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