JP5045889B2 - Diode temperature measuring device - Google Patents

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Description

本発明は 半導体のpn接合ダイオードまたはショットキダイオードを利用した簡便で直線性の良い広温度範囲の絶対温度を測定する装置に関するもので、例えば、シリコンのpn接合を利用すると、−200℃から500℃程度までの広範囲の温度領域で、1つのシリコンのpn接合ダイオードで精度よく、簡便に温度が計測できる安価な温度測定装置に関するものである。 The present invention relates to a simple and highly linear apparatus for measuring an absolute temperature in a wide temperature range using a semiconductor pn junction diode or Schottky diode. For example, when a silicon pn junction is used, -200 ° C. to 500 ° C. The present invention relates to an inexpensive temperature measuring apparatus that can accurately and easily measure the temperature with a single silicon pn junction diode in a wide temperature range up to a certain extent.

従来、サーミスタを使用して絶対温度を高感度に計測する温度測定装置があった。また、従来、サーモダイオードというpn接合ダイオードに一定の電流を流し、温度Tの変化による順方向電圧Vの変化を計測することにより温度Tを計測する方法があった。これは順方向電圧Vの変化分は、絶対温度に比例するという直線性の良さが特徴であった。また、従来、IC温度センサと呼ばれ、サーモダイオードの性質を利用して、2個のトランジスタの異なるコレクタ電流を組み合わせ、更に、トランジスタのベースとコレクタを短絡して、トランジスタをダイオードとして扱えるようにしておき、それらのエミッタ・ベース間のpn接合ダイオードの電圧の差が絶対温度Tに比例するということを利用する温度測定装置があった。 Conventionally, there has been a temperature measuring device that measures the absolute temperature with high sensitivity using a thermistor. Conventionally, there has been a method of measuring the temperature T by passing a constant current through a pn junction diode called a thermodiode and measuring the change in the forward voltage Vf due to the change in the temperature T. This is characterized by the good linearity that the change in the forward voltage Vf is proportional to the absolute temperature. Also, conventionally called IC temperature sensor, utilizing the characteristics of the thermo-diode, combining the different collector currents of the two transistors, and further shorting the base and collector of the transistor so that the transistor can be treated as a diode. In addition, there has been a temperature measuring device that utilizes the fact that the voltage difference of the pn junction diode between the emitter and the base is proportional to the absolute temperature T.

また、本出願人が発明したダイオードに所定の一定順電圧Vを印加しておき、温度によるダイオードの順方向電流の変化から絶対温度を計測する、極めて高感度で、順電圧Vを異なる値に設定すれば温度の計測範囲を変えることができて、サーミスタのように温度が計測できる温度センサである、トランジスタサーミスタ(特開平11-287713(特許第3366590号)とダイオードサーミスタ(特開2001−264176(特許第3583704号))があった。
特許第3366590号 特許第3583704号
Further, a predetermined constant forward voltage Vf is applied to the diode invented by the present applicant, and the absolute temperature is measured from a change in the forward current of the diode due to the temperature. The forward voltage Vf is different with extremely high sensitivity. If set to a value, the temperature measurement range can be changed, and a transistor thermistor (Japanese Patent Laid-Open No. 11-287713 (Japanese Patent No. 3366590)) and a diode thermistor (Japanese Patent Laid-Open No. 3366590), which are temperature sensors that can measure temperature like a thermistor. -264176 (Japanese Patent No. 3583704)).
Patent No. 3366590 Patent No. 3583704

サーミスタは、極めて高感度の絶対温度センサであるが、その分、1個のサーミスタの計測できる温度範囲が狭いという問題があった。これに対して本出願人が発明したトランジスタサーミスタやダイオードダイオードサーミスタは、1個のサーミスタで計測できる温度範囲を広げるために開発されたものである。しかし、サーミスタと同様に極めて高感度ではあるが、その分、印加電圧の変動が計測温度誤差にそのまま反映すると共に、サーミスタとして指数関数的な温度依存性を有するために直線性に多少問題があること、また、未知数が2個あるために最低2つの既知の温度で校正をする必要があるということが分かっている。 The thermistor is an extremely sensitive absolute temperature sensor, but there is a problem that the temperature range that can be measured by one thermistor is narrow. On the other hand, the transistor thermistor and the diode diode thermistor invented by the present applicant have been developed to widen the temperature range that can be measured by one thermistor. However, although it is extremely high sensitivity like the thermistor, the fluctuation of the applied voltage is reflected in the measured temperature error as much as it is, and there is some problem in linearity because it has an exponential temperature dependence as a thermistor. It is also known that because there are two unknowns, it is necessary to calibrate at least two known temperatures.

また、従来のサーモダイオードでは、一定の直流電流Ioを維持するに必要な印加直流順電圧Vの大きさが、絶対温度Tに比例するという関係を使用しているので、温度表示には直流増幅する必要があった。直流増幅はオフセット調整が必要であり、そのため経時変化の問題もあった。また、順方向直流電流Ioを指定しても、ダイオードの逆方向飽和電流Iと直流順電圧Vが温度依存性のあり、2つの未知数があることになる。したがって、2つの異なる温度で校正しなければならないという問題があった。 In addition, since the conventional thermodiode uses the relationship that the magnitude of the applied DC forward voltage Vf necessary to maintain a constant DC current Io is proportional to the absolute temperature T, the temperature display uses DC. There was a need to amplify. DC amplification requires offset adjustment, and therefore has a problem of change with time. Also, specifying the forward DC current Io, there reverse saturation current I s and the DC forward voltage V f of the diodes of the temperature dependency, there will be two unknowns. Therefore, there was a problem that calibration had to be performed at two different temperatures.

また、トランジスタを用いるIC温度センサでは、2個のトランジスタを用意して、それらのコレクタ電流を2つの異なる値になるようにする必要があった。そして、これらの2個のトランジスタが同一の被計測温度になるように設置する必要があり、更に専用に製作した2個のトランジスタでなければならないという問題があった。 Further, in an IC temperature sensor using transistors, it is necessary to prepare two transistors and set their collector currents to two different values. And it was necessary to install these two transistors so that it might become the same measured temperature, and also there was a problem that they had to be two transistors produced exclusively.

一般に定電流回路手段で一定の直流電流Ioを得るのに、ツェナーダイオードなどを利用した一定の電圧を発生する直流電圧源を用意して、この電源に所定の抵抗値の抵抗器を接続して、このときの流れる電流を一定の直流電流Ioになるようにし、この一定の直流電流Ioが、負荷抵抗などを通るような回路構成にしている。しかし、例えば、ツェナーダイオードの降伏電圧や抵抗器の所定の抵抗値が温度などで変動すると、一定値であるべき直流電流Ioが変動してしまうという問題があった。 In general, to obtain a constant DC current Io with a constant current circuit means, a DC voltage source that generates a constant voltage using a Zener diode or the like is prepared, and a resistor having a predetermined resistance value is connected to this power source. The current flowing at this time is set to a constant DC current Io, and the circuit configuration is such that this constant DC current Io passes through a load resistance or the like. However, for example, when the breakdown voltage of the Zener diode or the predetermined resistance value of the resistor fluctuates due to temperature or the like, there is a problem that the direct current Io that should be a constant value fluctuates.

本発明は、従来の上述の問題を解決するためになされたもので、任意の1個のダイオードを用いて、出力と絶対温度Tとが、本質的に絶対零度を通る直線関係、または反比例関係であり、1つの温度で温度校正ができると共に、極めて単純で、かつ安価であり、しかも計測温度範囲が広い温度計測装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems, and using any one diode, the output and the absolute temperature T are essentially in a linear relationship through absolute zero, or in an inversely proportional relationship. An object of the present invention is to provide a temperature measuring device that can perform temperature calibration at one temperature, is extremely simple and inexpensive, and has a wide measurement temperature range.

上記の目的を達成するために、本発明の請求項1に係わるダイオード温度測定装置は、半導体のダイオードと、このダイオードに所定の一定の直流電流Ioを流すようにする定電流回路手段と、このダイオードに所定の交流振幅の交流電流ΔIを重畳する交流電流重畳回路手段と、この交流電流ΔIによる上記ダイオードの交流電圧変化分ΔVを計測するΔV計測回路手段とを備え、前記直流電流Io、交流電流ΔI及び交流電圧変化分ΔVの値をもちいて温度を計測するようにしたものである。 In order to achieve the above object, a diode temperature measuring apparatus according to claim 1 of the present invention includes a semiconductor diode, constant current circuit means for causing a predetermined constant direct current Io to flow through the diode, AC current superimposing circuit means for superimposing an alternating current ΔI having a predetermined alternating current amplitude on the diode, and ΔV measuring circuit means for measuring an AC voltage change ΔV of the diode due to the alternating current ΔI, the direct current Io, the alternating current The temperature is measured using the values of current ΔI and AC voltage change ΔV.

一般に、pn接合ダイオードでもショットキバリアダイオードでも、その電流Iと順電圧Vとの関係は、絶対温度Tを用いて表現すると、その順電圧Vに電荷素量qを掛けてエネルギーの単位で表示するとき、これが絶対温度Tをエネルギーの単位で表示したkTに比べて大きいときには、次式のようになる。 In general, whether the pn junction diode or the Schottky barrier diode has a relationship between the current I and the forward voltage V f is expressed in terms of energy by multiplying the forward voltage V f by the elementary charge q. When displayed, when this is larger than kT, which is the absolute temperature T expressed in units of energy, the following equation is obtained.

ここで、Iは飽和電流であり、nは理想係数で、半導体の種類などにより異なる。また、kはボルツマン定数である。 Here, I s is the saturation current, n represents an ideal factor, varies due the type of semiconductor. K is a Boltzmann constant.

数式1をVで微分し、その電流の変化分をΔIとし、電圧Vの変化分をΔVとおくと、温度Tは、一定直流電流I=Ioとして、次式で表すことができる。 When Equation 1 is differentiated by V f and the change in current is ΔI, and the change in voltage V f is ΔV, the temperature T can be expressed by the following equation as a constant DC current I = Io.

数式2において、例えば、定電流回路手段を用いてIo=100μA一定とし、交流電流重畳回路手段によりΔI=10μAの交流1kHzの一定振幅になるように設定すれば、理想係数nは、定数であるので(シリコン半導体であるか、ゲルマニウム半導体であるか、更に、直流電流値Ioの値が定まれば、ほぼ定数値となる)、絶対温度Tは、交流出力電圧ΔVに比例することが分かる。したがって、数式2の右辺のαは定数となり、Io=100μA付近において、ダイオードの温度Tを求める場合の交流出力電圧ΔV依存性の傾きを表す。この場合、交流出力電圧ΔVはΔV計測回路手段を用いて測定可能であるから、未知数は理想係数nだけであり、所定の1つの絶対温度Tの下で校正すれば、使用している半導体のダイオードの理想係数nが求まり、定数αが決定される。このようにして、数式2を利用すれば、任意の絶対温度Tは、交流出力電圧ΔVに比例し、交流出力電圧ΔVの計測により、直読できることになる。 In Equation 2, for example, if constant current circuit means is used to make Io = 100 μA constant, and AC current superimposing circuit means is set to have a constant amplitude of ΔI = 10 μA AC 1 kHz, the ideal coefficient n is a constant. Therefore, it can be seen that the absolute temperature T is proportional to the AC output voltage ΔV (whether it is a silicon semiconductor or a germanium semiconductor, or if the value of the DC current value Io is further determined). Accordingly, α on the right side of Equation 2 is a constant, and represents the slope of the dependence on the AC output voltage ΔV when the temperature T of the diode is obtained in the vicinity of Io = 100 μA. In this case, since the AC output voltage ΔV can be measured using the ΔV measuring circuit means, the unknown is only the ideal coefficient n, and if it is calibrated under a predetermined absolute temperature T, the semiconductor used The ideality factor n of the diode is obtained, and the constant α is determined. In this way, using Equation 2, the arbitrary absolute temperature T is proportional to the AC output voltage ΔV, and can be directly read by measuring the AC output voltage ΔV.

本発明の請求項2に係わるダイオード温度測定装置は、半導体のダイオードと、このダイオードに所定の一定の直流電流Ioを流すようにする定電流回路手段と、このダイオードに所定の交流振幅の交流電圧ΔVを重畳する交流電圧重畳回路手段と、この交流電圧ΔVによる上記ダイオードの交流電流変化分ΔIを計測するΔI計測回路手段とを備え、前記直流電流Io、交流電圧ΔV及び交流電流変化分ΔIの値を用いて温度を計測するようにしたものである。 A diode temperature measuring apparatus according to claim 2 of the present invention comprises a semiconductor diode, constant current circuit means for causing a predetermined constant DC current Io to flow through the diode, and an AC voltage having a predetermined AC amplitude. AC voltage superimposing circuit means for superimposing ΔV, and ΔI measuring circuit means for measuring the AC current change ΔI of the diode due to the AC voltage ΔV, the DC current Io, the AC voltage ΔV and the AC current change ΔI The temperature is measured using the value.

前述の数式2を変形して次のように表すことができる。 The above formula 2 can be modified and expressed as follows.

ここで、ΔVを所定の交流振幅、例えば、1kHzの正弦波の4mV一定の振幅になるように交流電圧重畳回路手段により設定し、上述のように理想係数nは定数であり、さらに直流電流値Ioの値は、指定した一定値になるようにしてあるので、βは定数となることが分かる。交流電流変化分ΔIを計測するΔI計測回路手段を用いて、交流電流変化分ΔIを計測すれば、数式3を用いて、絶対温度Tを求めることができる。重畳する微小交流電圧ΔVは、一定の直流電流Ioを流すのに必要な順方向直流電圧Vがダイオードに印加されており、この順方向直流電圧Vに重畳されることになる。 Here, ΔV is set by the AC voltage superimposing circuit means so as to have a predetermined AC amplitude, for example, a constant amplitude of 4 mV of a 1 kHz sine wave, and the ideal coefficient n is a constant as described above, and the DC current value Since the value of Io is set to a specified constant value, it can be seen that β is a constant. If the AC current change ΔI is measured using ΔI measuring circuit means for measuring the AC current change ΔI, the absolute temperature T can be obtained using Equation 3. As the superposed minute AC voltage ΔV, a forward DC voltage V necessary for flowing a constant DC current Io is applied to the diode, and is superposed on the forward DC voltage V.

本発明によれば、未知数は定数である理想係数nだけであり、1つの温度Tの下で所定の直流電流Ioと交流電圧ΔVでの設定で、交流電流変化分ΔIを計測して定数βを決定できる。数式3から絶対温度Tは、出力される交流電流変化分ΔIの逆数で表示されることになる。 According to the present invention, the unknown is only a constant ideal coefficient n, and a constant β is measured by measuring an AC current change ΔI with a predetermined DC current Io and AC voltage ΔV under a single temperature T. Can be determined. From Equation 3, the absolute temperature T is displayed as the reciprocal of the output AC current change ΔI.

また、本発明の請求項3に係わるダイオード温度測定装置は、交流電流重畳回路手段による重畳する交流電流ΔIは、定電流回路手段による直流電流Ioに比例するようにした場合である。周囲温度の変動や定電流回路手段に用いる電源電圧の変動などで、所定の直流電流Ioに変動をきたした場合、または、交流電流重畳回路手段による重畳する交流電流ΔIが何らかの原因で変動した場合、数式2の利用した測定する絶対温度Tに誤差が生じることになる。しかし、本発明のように、重畳する交流電流ΔIが直流電流Ioに比例するように関連付けて、交流電流重畳回路手段を構成しておけば、直流電流Ioや交流電流ΔIが変動しても、それぞれ独立に変動できず比例関係にあるので、数式2のIo/ΔIの項が一定値になる。したがって、例えば、直流電流Ioが小さくなれば、重畳する交流電流ΔIもその分小さくなるので、数式2のIo/ΔIの項が一定値になり、直流電流Ioの変動による計測する絶対温度Tの誤差が打ち消されて正確な絶対温度Tを計測できることになる。もちろん、直流電流Ioが大きくなってしまっても、同様に正確な絶対温度Tを計測できる。 In the diode temperature measuring apparatus according to claim 3 of the present invention, the alternating current ΔI superimposed by the alternating current superimposing circuit means is proportional to the direct current Io by the constant current circuit means. When the DC current Io changes due to fluctuations in the ambient temperature or power supply voltage used for the constant current circuit means, or when the AC current ΔI superimposed by the AC current superposition circuit means changes for some reason Therefore, an error occurs in the absolute temperature T to be measured using Equation 2. However, as in the present invention, if the alternating current superposition circuit means is configured in association with the alternating current ΔI that is superimposed in proportion to the direct current Io, even if the direct current Io and the alternating current ΔI vary, Since they cannot be varied independently of each other and are in a proportional relationship, the Io / ΔI term in Equation 2 becomes a constant value. Therefore, for example, if the DC current Io is reduced, the superimposed AC current ΔI is also reduced accordingly, so that the term Io / ΔI in Equation 2 becomes a constant value, and the absolute temperature T measured by the fluctuation of the DC current Io is The error is canceled out and the absolute temperature T can be measured accurately. Of course, even if the direct current Io increases, the accurate absolute temperature T can be measured in the same manner.

定電流回路手段による直流電流Ioの抵抗による公知の分流回路を構成して、容易に重畳する交流電流ΔIを直流電流Ioに比例するようにすることができる。この回路を交流電流重畳回路手段の中に搭載しておけば、定電流回路手段による直流電流Ioに比例するような重畳する交流電流ΔIを得ることができる。 It is possible to configure a known shunt circuit by the resistance of the direct current Io by the constant current circuit means so that the superimposed alternating current ΔI is proportional to the direct current Io. If this circuit is mounted in the alternating current superimposing circuit means, it is possible to obtain a superimposing alternating current ΔI proportional to the direct current Io by the constant current circuit means.

定電流回路手段による直流電流Ioを抵抗で分流しておき、これをアナログスイッチなどでオン・オフして、例えば、1kHzの矩形波形にして、重畳する交流電流ΔIとして、利用することができる。もちろん、アナログスイッチなどで分流抵抗を接続させたり、非接続状態にするなどして、直流電流Io成分自体を変化させることにより、等価的に重畳する交流電流ΔIを作るようにしてもよい。 The DC current Io from the constant current circuit means is shunted by a resistor, and this is turned on / off by an analog switch or the like, for example, can be used as a superimposed alternating current ΔI in a rectangular waveform of 1 kHz. Of course, an alternating current ΔI that is equivalently superimposed may be generated by changing the direct current Io component itself by connecting a shunt resistor with an analog switch or the like, or by disconnecting it.

また、定電流回路手段による直流電流Ioを作るための直流電源電圧を利用して、これを抵抗分割するなどして重畳する交流電流ΔIを作っても、直流電流Ioに比例する重畳する交流電流ΔIを容易に得ることもできる。 Moreover, even if the alternating current ΔI that is superimposed by dividing the resistance by using the DC power supply voltage for creating the direct current Io by the constant current circuit means is superimposed, the superimposed alternating current that is proportional to the direct current Io ΔI can also be easily obtained.

本発明の請求項4に係わるダイオード温度測定装置は、交流電圧重畳回路手段による重畳する交流電圧ΔVは、定電流回路手段による直流電流Ioに反比例するようにした場合である。上述の本発明の請求項3に係わるダイオード温度測定装置の場合と同様に、周囲温度の変動や定電流回路手段に用いる電源電圧の変動などで、所定の直流電流Ioに変動をきたした場合、または、交流電圧重畳回路手段による重畳する交流電圧ΔVが何らかの原因で変動した場合、数式3の利用した測定する絶対温度Tに誤差が生じることになる。しかし、本発明のように、重畳する交流電圧ΔVが直流電流Ioに反比例するように関連付けて、交流電圧重畳回路手段を構成しておけば、直流電流Ioや交流電圧ΔVが変動しても、それぞれ独立に変動できず反比例関係にあるので、数式3のIo・ΔVの項が一定値になる。したがって、例えば、直流電流Ioが小さくなれば、重畳する交流電圧ΔVもその分大きくなるので、数式3のIo・ΔV の項が一定値になり、直流電流Ioの変動による計測する絶対温度Tの誤差が補償されて正確な絶対温度Tを計測できることになる。もちろん、直流電流Ioが大きくなってしまっても、同様に正確な絶対温度Tを計測できる。 The diode temperature measuring apparatus according to claim 4 of the present invention is a case where the alternating voltage ΔV superimposed by the alternating voltage superimposing circuit means is inversely proportional to the direct current Io by the constant current circuit means. As in the case of the diode temperature measuring device according to claim 3 of the present invention described above, when the predetermined direct current Io varies due to variations in ambient temperature or variations in power supply voltage used for the constant current circuit means, Alternatively, when the AC voltage ΔV superimposed by the AC voltage superimposing circuit means fluctuates for some reason, an error occurs in the absolute temperature T measured using Equation 3. However, as in the present invention, if the AC voltage superimposing circuit means is configured in association with the AC voltage ΔV to be superimposed in inverse proportion to the DC current Io, even if the DC current Io and the AC voltage ΔV fluctuate, Since they cannot be varied independently of each other and are in an inversely proportional relationship, the term of Io · ΔV in Equation 3 becomes a constant value. Therefore, for example, when the DC current Io is reduced, the superimposed AC voltage ΔV is also increased accordingly, so that the term Io · ΔV in Equation 3 becomes a constant value, and the absolute temperature T measured by the fluctuation of the DC current Io is The error is compensated and the absolute temperature T can be measured accurately. Of course, even if the direct current Io increases, the accurate absolute temperature T can be measured in the same manner.

定電流回路手段による直流電流Ioを、例えば、所定の抵抗器に流して、その電圧降下分を取り出し、この電圧を抵抗分割などで所望のバイアス電圧にして、トランジスタのエミッタ・ベース間に加えると、動作点におけるコレクタ電圧を抵抗分割して所定の重畳する交流電圧ΔVを作成するようにしておくと、公知の負荷直線を考えれば分かるように、例えば、直流電流Ioが大きくなると、エミッタ・ベース間に加わるバイアス電圧が大きくなり、動作点におけるコレクタ電圧は小さくなる。このように、定電流回路手段による直流電流Ioの微小変動に対して、重畳する交流電圧ΔVは直流電流Ioに反比例するような回路を構成することができる。もちろん、直流電流Ioに反比例するような出力電圧を発生するような公知の回路を用いて、直流電流Ioに反比例する交流電圧ΔVを作成することができる。このような直流電流Ioに反比例する交流電圧ΔVを発生する回路を、交流電圧重畳回路手段に搭載しておくことにより、数式3のIo・ΔV の項が一定値になるようにすることができる。 When the DC current Io by the constant current circuit means is passed through a predetermined resistor, for example, the voltage drop is taken out, this voltage is made a desired bias voltage by resistance division or the like, and applied between the emitter and base of the transistor When the collector voltage at the operating point is divided by resistance to create a predetermined superimposed AC voltage ΔV, for example, when a known load straight line is considered, for example, when the DC current Io increases, the emitter-base The bias voltage applied between them increases, and the collector voltage at the operating point decreases. In this way, it is possible to configure a circuit in which the superimposed alternating voltage ΔV is inversely proportional to the direct current Io with respect to a minute fluctuation of the direct current Io by the constant current circuit means. Of course, an AC voltage ΔV that is inversely proportional to the DC current Io can be created using a known circuit that generates an output voltage that is inversely proportional to the DC current Io. By mounting such a circuit that generates an AC voltage ΔV that is inversely proportional to the DC current Io in the AC voltage superimposing circuit means, the term of Io · ΔV in Equation 3 can be made constant. .

また、本発明の請求項5に係わるダイオード温度測定装置は、ダイオードとして、pn接合ダイオードもしくはショットキバリアダイオードとした場合である。 The diode temperature measuring apparatus according to claim 5 of the present invention is a case where a pn junction diode or a Schottky barrier diode is used as the diode.

ダイオードとして、シリコン(Si)半導体以外にも種々の半導体、例えば、ゲルマニウム(Ge)、ガリウム砒素(GaAs)、炭化珪素(SiC)、ダイヤモンドなどが使用できる。特に、pn接合が困難な半導体では、ショットキバリアダイオードとして使用すると良い。また、エネルギーギャップが大きい、炭化珪素(SiC)やダイヤモンドなどの半導体を用いたダイオードを使用すると、500℃以上の高温での温度測定ができる。 In addition to the silicon (Si) semiconductor, various semiconductors such as germanium (Ge), gallium arsenide (GaAs), silicon carbide (SiC), and diamond can be used as the diode. In particular, a semiconductor having a difficult pn junction is preferably used as a Schottky barrier diode. In addition, when a diode using a semiconductor such as silicon carbide (SiC) or diamond having a large energy gap is used, temperature measurement at a high temperature of 500 ° C. or more can be performed.

ダイオードとして、シリコン(Si)半導体を用いたショットキバリアダイオードであった場合、本願発明のショットキバリアダイオードの障壁が高い方が高温の測定まで可能になるので、障壁が大きくなるように作成したショットキバリアダイオードの方が良い。このためには、高濃度n型Siを用いた方が、フェルミエネルギーEfがn型Siの伝導帯に近づく、または、縮退した場合には伝導帯の中に入り込むので、ショットキバリアダイオードの障壁を大きくさせることができる。更に、ショットキバリアダイオードのショットキ金属は、仕事関数が大きい方が一層、障壁を大きくさせることができるので、白金(Pt)などの仕事関数が大きい金属を利用すると良い。 If the Schottky barrier diode using a silicon (Si) semiconductor is used as the diode, the higher the barrier of the Schottky barrier diode of the present invention, the higher the measurement possible, so the Schottky barrier created so as to increase the barrier. A diode is better. For this purpose, when the high-concentration n-type Si is used, the Fermi energy Ef approaches the conduction band of the n-type Si or enters into the conduction band when it degenerates. Can be made larger. Furthermore, since the Schottky metal of the Schottky barrier diode has a higher work function, the barrier can be further increased. Therefore, a metal having a high work function such as platinum (Pt) is preferably used.

縮退した高い不純物濃度のn型Siを用いたショットキバリアダイオードでは、空乏層の幅が小さくなるので、トンネル電流が流れやすく、本発明の主旨である温度による障壁を越えて流れる拡散電流を主体とする電流以外の電流が寄与することになり、前述の数式21、数式2および数式3が成立しないことになる。このためには、トンネル電流が流れ難いように、空乏層幅が広くなるようにする必要がある。例えば、仕事関数が大きい白金(または、白金シリサイドなど)との接触によるショットキバリアダイオードでは、縮退した高い不純物濃度のn型Si半導体チップの表面付近(例えば、表面から数百ナノメートル以内)の不純物濃度を少なくし、表面から深くなるにつれて高濃度になるような不純物分布にすると、表面付近では空乏層幅が広がるので、トンネル電流成分を無視できるほど小さくさせることができる。 In a Schottky barrier diode using degenerate high impurity concentration n-type Si, the width of the depletion layer is small, so that a tunnel current flows easily, and the diffusion current flowing over the barrier due to temperature, which is the gist of the present invention, is mainly used. Currents other than the current to be applied contribute, and the above-described Expression 21, Expression 2, and Expression 3 are not satisfied. For this purpose, it is necessary to widen the depletion layer width so that the tunnel current hardly flows. For example, in a Schottky barrier diode by contact with platinum (or platinum silicide, etc.) having a high work function, impurities near the surface of a degenerate high impurity concentration n-type Si semiconductor chip (for example, within a few hundred nanometers from the surface) If the impurity distribution is such that the concentration is reduced and the concentration increases as the depth from the surface increases, the width of the depletion layer increases near the surface, so that the tunnel current component can be reduced to a negligible level.

また、本発明の請求項6に係わるダイオード温度測定装置は、間欠的に直流電流Ioを流し、その直流電流Ioが流れている間に温度計測に必要なデータを取得するようにした場合である。 The diode temperature measuring apparatus according to claim 6 of the present invention is a case where the DC current Io is intermittently passed, and data necessary for temperature measurement is acquired while the DC current Io is flowing. .

本発明によれば、所定の大きさの直流電流Ioを、例えば1秒間に1回の割合で、0.1秒間だけ流して繰り返すようにする(繰り返しの矩形パルス状に流す)、10kHzの一定振幅の交流電圧ΔVか、もしくは交流電流ΔIを重畳するようにすれば、消費電力を低減させることができる。更に、印加する直流電流Ioに同期して、重畳する交流電圧ΔVもしくは交流電流ΔIも矩形パルス状に、その期間だけ発生させるようにすれば、その分、更に消費電力も低減できるので、電源である電池の節約になる。 According to the present invention, the DC current Io having a predetermined magnitude is repeated by flowing it for 0.1 seconds at a rate of, for example, once per second (flowing in the form of repeated rectangular pulses), and is constant at 10 kHz. If the AC voltage ΔV having the amplitude or the AC current ΔI is superimposed, the power consumption can be reduced. Further, if the superimposed alternating voltage ΔV or alternating current ΔI is generated in a rectangular pulse in synchronism with the applied direct current Io only during that period, the power consumption can be further reduced. It saves some batteries.

また、本発明の請求項7に係わるダイオード温度測定装置は、少なくとも既知の1つの温度を利用して温度校正できるようにした場合である。シリコン(Si)半導体を用いた場合は、その不純物濃度にもよるが、例えば、−200℃程度から150℃程度までは、pn接合ダイオードまたはショットキバリアダイオードのそれぞれに対して同一の理想係数nの値を使用することができる。そして、150℃から500℃程度までは、理想係数nをその範囲で求めておき、更に必要に応じて、直流電流Ioの値も変更しておくと良い。このような温度範囲では、それに適した理想係数nや直流電流Ioの値を使用するように、切り替えて計測するようにすると誤差が少なくて済む。また、同一のダイオードで、直流電流Ioの大きさが極端に変化させたとき(室温付近では、電流値が5桁程度の変化まで直線性がよいが、この範囲を超えたとき)には、理想係数nの値を校正して使用する必要がある。 The diode temperature measuring apparatus according to claim 7 of the present invention is a case where temperature calibration can be performed using at least one known temperature. When a silicon (Si) semiconductor is used, depending on the impurity concentration, for example, from about −200 ° C. to about 150 ° C., the same ideal coefficient n is applied to each of the pn junction diode or the Schottky barrier diode. A value can be used. Then, from 150 ° C. to about 500 ° C., the ideal coefficient n is obtained within the range, and the value of the direct current Io may be changed as necessary. In such a temperature range, the error can be reduced by switching and measuring so that the ideal coefficient n and the value of the direct current Io suitable for the temperature range are used. Also, when the magnitude of the DC current Io is extremely changed with the same diode (when the linearity is good up to a change of about 5 orders of magnitude near room temperature, but exceeds this range), It is necessary to calibrate and use the value of the ideal coefficient n.

理想係数nの値は、半導体の種類や印加電圧範囲により異なり、最初からそのダイオードのnの値が分っているならば、数式2のαまたは数式3のβを構成している他の係数は、すべて指定値かまたは定数であるので、1つの絶対温度Tの下での校正も必要がなく、出力から直読できるが、実際は温度精度などの心配がある。そこで、本発明のように、1つの絶対温度Tの下で所定の直流電流Ioと交流電圧ΔVでの設定で、交流電流変化分ΔIを計測して、定数αや定数βを決定しておくという、少なくとも1つの絶対温度Tの下で校正が高精度のダイオード温度測定装置には、適当であると思われる。 The value of the ideal coefficient n varies depending on the type of semiconductor and the applied voltage range. If the value of n of the diode is known from the beginning, the other coefficient constituting α in Expression 2 or β in Expression 3 Since all are specified values or constants, calibration under one absolute temperature T is not necessary and can be read directly from the output, but there is actually a concern about temperature accuracy. Therefore, as in the present invention, the constant α and the constant β are determined by measuring the alternating current change ΔI under the setting of the predetermined direct current Io and the alternating voltage ΔV under one absolute temperature T. It seems that this is suitable for a diode temperature measuring device whose calibration is accurate under at least one absolute temperature T.

直流電流Ioや重畳する交流電圧ΔVまたは交流電流ΔIの大きさは、ダイオードを形成する半導体の種類や温度領域、更に測定精度などにより、適宜、設定すると良い。 The magnitude of the DC current Io, the superimposed AC voltage ΔV or AC current ΔI may be appropriately set depending on the type of semiconductor forming the diode, the temperature region, and the measurement accuracy.

以上のように、本発明によれば、任意の1個のダイオードで、例えば、市販のシリコンのpn接合ダイオードを使用すると、例えば、−200℃程度から150℃程度、150℃程度から500℃程度までという広範囲の温度計測ができると共に、それぞれの領域では、その領域の1つの温度で校正すれば良いという、直線性の良い簡便なダイオード温度測定装置が提供できると言う利点がある。 As described above, according to the present invention, for example, when a commercially available silicon pn junction diode is used with any one diode, for example, about −200 ° C. to about 150 ° C., about 150 ° C. to about 500 ° C. As a result, it is possible to provide a simple diode temperature measuring device with good linearity, in which each region can be calibrated at one temperature in that region.

理想係数nの値は、半導体の種類により異なり、最初からnの値が分っているならば、他はすべて指定値かまたは定数であるので、1つの絶対温度Tの下での校正も必要がなく、出力から直読できるダイオード温度測定装置が提供できるという利点がある。 The value of the ideal coefficient n varies depending on the type of semiconductor. If the value of n is known from the beginning, all others are specified values or constants, so calibration under one absolute temperature T is also necessary. There is an advantage that a diode temperature measuring device that can be directly read from the output can be provided.

また、本発明によれば、直流増幅ではなく、交流増幅で済むので、オフセットの問題がなく、測定回路が単純であると共に経時変化なども無視できるダイオード温度測定装置が提供できるという利点がある。 Further, according to the present invention, there is an advantage that it is possible to provide a diode temperature measuring apparatus which has no problem of offset, has a simple measuring circuit, and can ignore a change with time because only AC amplification is sufficient instead of DC amplification.

また、IC温度センサでは、同一のバイアス電圧で異なるコレクタ電流を有するトランジスタを2個用意する必要があり、しかも、同一の被測定温度に晒す必要があるが、本発明によれば、1個のダイオード、例えば、市販の任意の1個のpn接合ダイオードなどを用いて、温度測定することもできると言う利点がある。 Further, in the IC temperature sensor, it is necessary to prepare two transistors having the same bias voltage and different collector currents, and moreover, it is necessary to expose to the same temperature to be measured. There is an advantage that the temperature can also be measured using a diode, for example, any one commercially available pn junction diode.

また、本発明によれば、一定の直流電流Ioの値を作る定電流回路手段の電源が変動したり、温度変動などにより、一定の直流電流Ioが変化してしまったときに、重畳する交流電流ΔIを直流電流Ioに比例するようにする、または、重畳する交流電圧ΔVを直流電流Ioに反比例するようにすることにより、直流電流Ioの変化を補償することができるので、正しい温度を表示するダイオード温度測定装置を提供できるという利点がある。 Further, according to the present invention, when the power source of the constant current circuit means for generating a constant DC current Io value fluctuates or the constant DC current Io changes due to temperature fluctuations, etc. By making the current ΔI proportional to the DC current Io, or by making the superimposed AC voltage ΔV inversely proportional to the DC current Io, the change in the DC current Io can be compensated, so the correct temperature is displayed. There is an advantage that a diode temperature measuring device can be provided.

重畳する交流電流ΔIや重畳する交流電圧ΔVを正弦波形ばかりでなく、矩形波形にすることができる。特に、矩形波形にした場合には、直流電流をアナログスイッチなどでオン・オフさせて形成したり、クロック信号を用いたりすることができるので、容易に安定な振幅の信号を作成することができるという利点がある。 The superimposed alternating current ΔI and the superimposed alternating voltage ΔV can be formed into a rectangular waveform as well as a sine waveform. In particular, in the case of a rectangular waveform, a DC current can be formed by turning on and off with an analog switch or the like, or a clock signal can be used, so a signal with a stable amplitude can be easily created. There is an advantage.

また、本発明によれば、間欠的に電流を流すようにして温度測定動作ができるので、低消費電力の測定装置が提供できるという利点がある。 In addition, according to the present invention, since the temperature measurement operation can be performed by causing current to flow intermittently, there is an advantage that a low power consumption measuring device can be provided.

以下、本発明のディスプレイ装置の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the display device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の一定振幅の微小交流電流ΔIをダイオード1に流す一定の直流電流Ioに重畳させて、このときのダイオード1に発生する交流電圧変化分ΔVを計測して、絶対温度Tを計測するようにしたダイオード温度測定装置を構成するための一実施例のブロック図を示している。この場合、数式2に示すように、絶対温度Tは、ダイオード1に発生する交流電圧変化分ΔVに比例することになり、絶対温度Tと交流電圧変化分ΔVとの特性は、絶対零度を通る直線になるはずである。実験によると、シリコンのpn接合ダイオードを用いた場合、ほぼ、液体窒素温度である77K(約−200℃)付近から450Kまで、ショットキダイオードでも77K付近から400Kまで、絶対零度を通る直線となることが確認されている。 FIG. 1 shows an absolute temperature T obtained by superimposing a small alternating current ΔI having a constant amplitude according to the present invention on a constant direct current Io flowing through a diode 1 and measuring an alternating voltage change ΔV generated in the diode 1 at this time. 1 is a block diagram of an embodiment for configuring a diode temperature measuring apparatus configured to measure current. In this case, as shown in Equation 2, the absolute temperature T is proportional to the AC voltage change ΔV generated in the diode 1, and the characteristics of the absolute temperature T and the AC voltage change ΔV pass absolute zero. Should be a straight line. According to experiments, when a silicon pn junction diode is used, the liquid nitrogen temperature is approximately 77 K (about −200 ° C.) to 450 K, and even a Schottky diode is a straight line passing through absolute zero from 77 K to 400 K. Has been confirmed.

図1において、例えば、ダイオード1として、シリコン(Si)のpn接合ダイオードを利用し、このダイオード1に定電流回路手段により、例えば一定の直流電流Io=100μAの電流を流すようにしている。本実施例では、直流電源2を介して直流電流Ioが流れるような構成にしている。必要に応じて、直流電源2は、定電流回路手段の中に組み入れても良い。更に、例えば、交流電流重畳回路手段により、ピークとピーク間の振幅が一定である微小交流電流ΔI=10μAの電流が直流電流Ioに重畳されるようにしている。このとき、交流周波数は、1kHzから10kHz程度にしておくとOPアンプなどの増幅器を用いたときに計測しやすい。微小交流電流ΔIを重畳しているので、これに対応して、微小交流電圧ΔVがダイオード1に発生する。この交流電圧ΔVをOPアンプなどで増幅すると良い。また、実際には、図1に示すように演算回路や温度表示部を備えた方が実用的で、この出力の交流電圧ΔVと、設定した直流電流Ioの値と交流電流ΔIの値などを利用して演算回路で温度などに変換して、温度表示部で表示する。 In FIG. 1, for example, a pn junction diode made of silicon (Si) is used as the diode 1, and a constant DC current Io = 100 μA, for example, is passed through the diode 1 by constant current circuit means. In this embodiment, the DC current Io flows through the DC power supply 2. If necessary, the DC power source 2 may be incorporated in the constant current circuit means. Further, for example, a current of a minute alternating current ΔI = 10 μA having a constant amplitude between peaks is superimposed on the direct current Io by the alternating current superimposing circuit means. At this time, if the AC frequency is set to about 1 kHz to 10 kHz, it is easy to measure when an amplifier such as an OP amplifier is used. Since the minute alternating current ΔI is superimposed, the minute alternating voltage ΔV is generated in the diode 1 correspondingly. This AC voltage ΔV is preferably amplified by an OP amplifier or the like. In practice, it is more practical to have an arithmetic circuit and a temperature display as shown in FIG. 1, and the output AC voltage ΔV, the set DC current Io value, the AC current ΔI value, etc. Using it, it is converted into temperature etc. by the arithmetic circuit and displayed on the temperature display section.

また、周囲温度の変動や定電流回路手段に用いる電源電圧の変動などで、所定の直流電流Ioに変動をきたした場合、または、交流電流重畳回路手段による重畳する交流電流ΔIが何らかの原因で変動した場合、重畳する交流電流ΔIが直流電流Ioに比例するように関連付けて、交流電流重畳回路手段を構成しておけば、直流電流Ioや交流電流ΔIが変動しても、それぞれ独立に変動できず比例関係にあるので、数式2のIo/ΔIの項が一定値になる。図1において、交流電流重畳回路手段の中に、定電流回路手段による直流電流Ioの抵抗による公知の分流回路を構成して、容易に交流電流ΔIを直流電流Ioに比例するようにする回路を搭載しておくことにより達成できる。 Also, when the DC current Io changes due to changes in ambient temperature or power supply voltage used for the constant current circuit means, or the AC current ΔI superimposed by the AC current superposition circuit means changes for some reason. In this case, if the alternating current superimposing circuit means is configured so that the superimposed alternating current ΔI is proportional to the direct current Io, even if the direct current Io and the alternating current ΔI fluctuate, they can be varied independently. Since there is a proportional relationship, the Io / ΔI term in Equation 2 has a constant value. In FIG. 1, a circuit that configures a known shunt circuit by the resistance of the DC current Io by the constant current circuit means in the AC current superimposing circuit means to easily make the AC current ΔI proportional to the DC current Io. This can be achieved by installing it.

図2は、本発明のダイオード温度測定装置であり、ダイオード1に印加される直流電圧に一定振幅の微小交流電圧ΔVを重畳させて、このときの交流電流変化分ΔIを計測するようにしたダイオード温度測定装置を構成するための一実施例のブロック図であり、交流電圧重畳回路手段による重畳する交流電圧ΔVと定電流回路手段による直流電流Ioとが、独立に形成された場合である。図1に示した場合との違いは、重畳する微小交流信号が、図1では微小交流電流ΔIであるのに対し、図2では微小交流電圧ΔVに変更したことによる回路構成の変更だけである。従って、重畳する既知(設定)の微小交流信号として、ΔIとするか、それともΔVにするか、だけの違いであり、温度測定原理はほぼ同一である。ただし、一定振幅の微小交流電圧ΔVを既知として重畳した場合、交流出力は、ΔIに比例するが、絶対温度Tは、数式3のようにΔIの逆数に比例することになる。また、この場合、ダイオードの順方向の電流Iと電圧Vとの関係から、一定振幅の微小交流電流ΔIを既知として重畳した場合に比べて、温度感度が大きいダイオード温度測定装置が達成される。
FIG. 2 shows a diode temperature measuring apparatus according to the present invention, in which a small alternating voltage ΔV having a constant amplitude is superimposed on a direct current voltage applied to the diode 1, and an alternating current change ΔI at this time is measured. It is a block diagram of one Example for comprising a temperature measuring apparatus, and is the case where the alternating current voltage (DELTA) V by the alternating voltage superimposing circuit means and the direct current Io by a constant current circuit means are formed independently. The only difference from the case shown in FIG. 1 is that the superposed alternating current signal is a minute alternating current ΔI in FIG. 1, whereas in FIG. . Therefore, the difference is only whether ΔI or ΔV is used as a known (set) minute alternating current signal to be superimposed, and the temperature measurement principle is almost the same. However, when a small AC voltage ΔV having a constant amplitude is superimposed as known, the AC output is proportional to ΔI, but the absolute temperature T is proportional to the inverse of ΔI as shown in Equation 3. Further, in this case, a diode temperature measuring device having a higher temperature sensitivity than the case where a small alternating current ΔI having a constant amplitude is superposed as known is achieved from the relationship between the forward current I of the diode and the voltage V f. .

図3は、本発明の一定振幅の微小交流電圧ΔVを重畳させて、このときの交流電流変化分ΔIを計測するようにしたダイオード温度測定装置を構成するための他の一実施例のブロック図であり、交流電圧重畳回路手段による重畳する交流電圧ΔVを、定電流回路手段による直流電流Ioと関連させて、直流電流Ioに反比例するようにする回路を、交流電圧重畳回路手段に搭載させた場合である。これにより、周囲温度の変動や定電流回路手段に用いる電源電圧の変動などで、所定の直流電流Ioに変動をきたした場合、または、交流電圧重畳回路手段による重畳する交流電圧ΔVが何らかの原因で変動した場合、重畳する交流電圧ΔVが直流電流Ioに反比例するように関連付けて、交流電圧重畳回路手段を構成しておけば、直流電流Ioや交流電圧ΔVが変動しても、それぞれ独立に変動できず反比例関係にあるので、数式3のIo・ΔVの項が一定値になることを利用する。したがって、例えば、直流電流Ioが小さくなれば、重畳する交流電圧ΔVもその分大きくなるので、数式3のIo・ΔV の項が一定値になり、直流電流Ioの変動による計測する絶対温度Tの誤差を補償して正確な絶対温度Tを計測できるようにしている。 FIG. 3 is a block diagram of another embodiment for constructing a diode temperature measuring device for superimposing a small alternating voltage ΔV having a constant amplitude according to the present invention and measuring an alternating current change ΔI at this time. The AC voltage superimposing circuit means is equipped with a circuit that makes the AC voltage ΔV superimposed by the AC voltage superimposing circuit means inversely proportional to the DC current Io in relation to the DC current Io by the constant current circuit means. Is the case. As a result, when the predetermined DC current Io changes due to fluctuations in ambient temperature, fluctuations in the power supply voltage used for the constant current circuit means, or the AC voltage ΔV superimposed by the AC voltage superposition circuit means for some reason. If the AC voltage superimposing circuit means is configured so that the superimposed AC voltage ΔV is inversely proportional to the DC current Io when it fluctuates, even if the DC current Io and the AC voltage ΔV fluctuate, they fluctuate independently. Since it is in an inversely proportional relationship, the fact that the Io · ΔV term in Equation 3 becomes a constant value is used. Therefore, for example, when the DC current Io is reduced, the superimposed AC voltage ΔV is also increased accordingly, so that the term Io · ΔV in Equation 3 becomes a constant value, and the absolute temperature T measured by the fluctuation of the DC current Io is The error is compensated so that an accurate absolute temperature T can be measured.

図4には、本発明のダイオード温度測定装置において、間欠的に直流電流Ioを流し、その直流電流Ioが流れている間に温度計測に必要なデータを取得するようにした場合の一実施例の直流電流Ioのタイミングチャートと、所定の一定振幅の重畳する交流信号である交流電圧ΔVまたは交流電流ΔIのタイミングチャートを示したものである。 FIG. 4 shows an embodiment of the diode temperature measuring device according to the present invention in which a direct current Io is intermittently passed and data necessary for temperature measurement is acquired while the direct current Io is flowing. The timing chart of the direct current Io and the timing chart of the alternating current voltage ΔV or alternating current ΔI, which is an alternating current signal with a predetermined constant amplitude, are shown.

間欠的な直流電流Ioとして、例えば、1秒間に1回の割合で0.1秒間の一定振幅(直流成分)の電流Ioを繰り返し流すようにしている。このように矩形パルス状の間欠的な直流電流Ioを流し、この矩形パルス状の電流Ioが流れている間だけ、同期して交流電圧ΔVまたは交流電流ΔIを発生させて、これらをそれぞれ重畳できるようにした様子を図4に時間経過と共に示している。このようにすることにより、電力消費が少なくて済むので、電池の浪費が少なく、携帯用の温度測定装置として長時間使用可能になる。重畳する交流電圧ΔVまたは交流電流ΔIの周波数は、例えば、増幅器として安価なOPアンプを用いて良いし、そのOPアンプの安定な周波数帯を選ぶ方が良く、例えば、1−20kHz程度が好適である。 As the intermittent DC current Io, for example, a current Io having a constant amplitude (DC component) of 0.1 seconds is repeatedly supplied at a rate of once per second. In this way, an intermittent direct current Io in the form of a rectangular pulse is allowed to flow, and an alternating voltage ΔV or an alternating current ΔI can be generated in synchronism only while the rectangular pulsed current Io is flowing, and these can be superimposed respectively. FIG. 4 shows how this is done. By doing so, the power consumption can be reduced, so that the battery is not wasted and can be used for a long time as a portable temperature measuring device. For the frequency of the superimposed AC voltage ΔV or AC current ΔI, for example, an inexpensive OP amplifier may be used as the amplifier, and it is better to select a stable frequency band of the OP amplifier, for example, about 1-20 kHz is preferable. is there.

上述のように、間欠的な直流電流Ioとして、矩形パルス状の電流Ioを流すが、もちろん、重畳する交流電圧ΔVや交流電流ΔIを発生する発振器は、常に動作させておき、矩形パルス状の電流Ioと同期させて、その電流Ioが流れている期間の交流電圧変化分ΔVや交流電流変化分ΔIを増幅しても良い。 As described above, a rectangular pulsed current Io is passed as the intermittent DC current Io. Of course, the oscillator that generates the superimposed AC voltage ΔV and AC current ΔI is always operated, and the rectangular pulsed current Io In synchronization with the current Io, the AC voltage change ΔV and the AC current change ΔI during the period in which the current Io flows may be amplified.

また、上述した実施例は、一実施例であり、本願発明の主旨、作用、効果が同一の各種の変形がありえることは言うまでもない。 In addition, the above-described embodiment is an embodiment, and it goes without saying that various modifications having the same gist, operation, and effect can be made.

本発明のダイオード温度測定装置は、特別のダイオードを製作する必要がなく、市販の1個のシリコンダイオードでも利用でき、更に、直流増幅を使用する従来の温度センサとは異なり、交流増幅で達成されオフセットの問題がないから、回路構成が極めて単純であり、安価なダイオード温度測定装置となる。また、本来、特定の既知のダイオードを用いると、その理想係数nが分っているので、特別に温度校正する必要がないが、任意のダイオードを用いた場合には、1つの絶対温度の下で校正すれば足りる。また、1つのダイオードで広範囲の温度の計測が可能であり、安価で高精度の温度測定装置が提供できる。 The diode temperature measuring device of the present invention does not require the production of a special diode, can be used with a single commercially available silicon diode, and is achieved by AC amplification unlike a conventional temperature sensor using DC amplification. Since there is no problem of offset, the circuit configuration is very simple and the diode temperature measuring device is inexpensive. In addition, when a specific known diode is used, the ideal coefficient n is known, and thus there is no need for temperature calibration. It is sufficient to calibrate with. In addition, a single diode can measure a wide range of temperatures, and an inexpensive and highly accurate temperature measuring device can be provided.

本発明のダイオード温度測定装置で、一定振幅の微小交流電流ΔIを重畳させて、交流電圧変化分ΔVを計測するようにした場合の一実施例のブロック図である。(実施例1)FIG. 5 is a block diagram of an embodiment in the case where an alternating voltage change ΔV is measured by superimposing a small alternating current ΔI having a constant amplitude in the diode temperature measuring device of the present invention. Example 1 本発明のダイオード温度測定装置で、一定振幅の微小交流電圧ΔVを重畳させて、交流電流変化分ΔIを計測するようにした場合の一実施例のブロック図である。(実施例2)It is a block diagram of one Example at the time of measuring the alternating current change amount ΔI by superimposing a small alternating voltage ΔV having a constant amplitude in the diode temperature measuring device of the present invention. (Example 2) 本発明のダイオード温度測定装置で、一定の直流電流Ioに反比例するような一定振幅の微小交流電圧ΔVを重畳させる回路を交流電圧重畳回路手段に搭載して、交流電流変化分ΔIを計測するようにした場合の一実施例のブロック図である。(実施例2)In the diode temperature measuring apparatus of the present invention, a circuit for superimposing a small AC voltage ΔV having a constant amplitude inversely proportional to a constant DC current Io is mounted on the AC voltage superimposing circuit means so as to measure an AC current change ΔI. It is a block diagram of one Example at the time of becoming. (Example 2) 本発明のダイオード温度測定装置で、間欠的に直流電流Ioを流し、その直流電流Ioが流れている間に温度計測に必要なデータを取得するようにした場合の一実施例であり、この直流電流Ioと、重畳する交流電圧ΔVまたは交流電流ΔIのタイミングチャートを示している。(実施例3)The diode temperature measuring device of the present invention is an embodiment in which a direct current Io is intermittently passed and data necessary for temperature measurement is acquired while the direct current Io is flowing. A timing chart of current Io and superimposed AC voltage ΔV or AC current ΔI is shown. (Example 3)

符号の説明Explanation of symbols

1 ダイオード
2 直流電源
1 Diode 2 DC power supply

Claims (7)

半導体のダイオードと、該ダイオードに所定の一定の直流電流Ioを流すようにする定電流回路手段と、該ダイオードに所定の交流振幅の交流電流ΔIを重畳する交流電流重畳回路手段と、該交流電流ΔIによる上記ダイオードの交流電圧変化分ΔVを計測するΔV計測回路手段とを備え、前記直流電流Io、交流電流ΔI及び交流電圧変化分ΔVの値を用いて温度を計測するようにしたことを特徴とするダイオード温度測定装置。 A semiconductor diode; constant current circuit means for causing a predetermined constant DC current Io to flow through the diode; AC current superimposing circuit means for superimposing an AC current ΔI having a predetermined AC amplitude on the diode; and the AC current ΔV measuring circuit means for measuring an AC voltage change ΔV of the diode due to ΔI, and the temperature is measured using the values of the DC current Io, the AC current ΔI, and the AC voltage change ΔV. A diode temperature measuring device. 半導体のダイオードと、該ダイオードに所定の一定の直流電流Ioを流すようにする定電流回路手段と、該ダイオードに所定の交流振幅の交流電圧ΔVを重畳する交流電圧重畳回路手段と、該交流電圧ΔVによる上記ダイオードの交流電流変化分ΔIを計測するΔI計測回路手段とを備え、前記直流電流Io、交流電圧ΔV及び交流電流変化分ΔIの値を用いて温度を計測するようにしたことを特徴とするダイオード温度測定装置。 A semiconductor diode; constant current circuit means for causing a predetermined constant DC current Io to flow through the diode; AC voltage superimposing circuit means for superimposing an AC voltage ΔV having a predetermined AC amplitude on the diode; and the AC voltage ΔI measuring circuit means for measuring the change ΔI of the diode AC current due to ΔV, and the temperature is measured using the values of the DC current Io, the AC voltage ΔV, and the AC current change ΔI. A diode temperature measuring device. 交流電流重畳回路手段による重畳する交流電流ΔIは、定電流回路手段による直流電流Ioに比例するようにした請求項1記載のダイオード温度測定装置。 2. The diode temperature measuring device according to claim 1, wherein the alternating current ΔI superimposed by the alternating current superimposing circuit means is proportional to the direct current Io by the constant current circuit means. 交流電圧重畳回路手段による重畳する交流電圧ΔVは、定電流回路手段による直流電流Ioに反比例するようにした請求項2記載のダイオード温度測定装置。 3. The diode temperature measuring apparatus according to claim 2, wherein the alternating voltage ΔV superimposed by the alternating voltage superimposing circuit means is inversely proportional to the direct current Io by the constant current circuit means. ダイオードとして、pn接合ダイオードもしくはショットキバリアダイオードとした請求項1から4のいずれかに記載のダイオード温度測定装置。 The diode temperature measuring device according to any one of claims 1 to 4, wherein the diode is a pn junction diode or a Schottky barrier diode. 間欠的に直流電流Ioを流し、その直流電流Ioが流れている間に温度計測に必要なデータを取得するようにした請求項1から5のいずれかに記載のダイオード温度測定装置。 6. The diode temperature measuring apparatus according to claim 1, wherein a DC current Io is intermittently supplied and data necessary for temperature measurement is acquired while the DC current Io is flowing. 少なくとも既知の1つの温度を利用して温度校正できるようにした請求項1から6のいずれかに記載のダイオード温度測定装置。 7. The diode temperature measuring apparatus according to claim 1, wherein temperature calibration can be performed using at least one known temperature.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160061698A (en) * 2014-11-24 2016-06-01 에스케이하이닉스 주식회사 Temperature sensor correcting device, temperature sensor, and temperature sensor correcting method

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8628240B2 (en) * 2009-07-14 2014-01-14 Delta Design, Inc. Temperature measurement using a diode with saturation current cancellation
JP5518610B2 (en) * 2010-07-13 2014-06-11 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 Measuring method of semiconductor device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000213992A (en) * 1999-01-26 2000-08-04 Nissan Motor Co Ltd Temperature detection circuit and semiconductor device
JP3583704B2 (en) * 2000-01-12 2004-11-04 独立行政法人 科学技術振興機構 Temperature measuring device, thermal infrared image sensor and temperature measuring method
JP3590952B2 (en) * 2002-02-28 2004-11-17 Necトーキン株式会社 Temperature detector and thermal infrared detector

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160061698A (en) * 2014-11-24 2016-06-01 에스케이하이닉스 주식회사 Temperature sensor correcting device, temperature sensor, and temperature sensor correcting method
KR101960888B1 (en) 2014-11-24 2019-07-17 에스케이하이닉스 주식회사 Temperature sensor correcting device, temperature sensor, and temperature sensor correcting method

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