JPH01257230A - 温度センサ用シリコンダイオードの選定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、温度センサ用のシリコンダイオードを選定す
る方法に関する。

［従来の技術］ 従来、温度を８９１定する方法として巻線形金属抵抗温
度センサ（以下では１１−１温抵抗体と称する）等が一
般工業計測の分野で使用されていた。この１１ｐｊ温抵
抗体は、構造上震動に弱く、高価である上、微小電流で
は低出力であるために高性能なアンプ等でアナログ処理
しなければならず、電流が多少なりとも変化するとその
変化に応じて出力電圧も変化してしまう。このような問
題をもたない温度センサとしてシリコンダイオードを検
出素子としたものがある。周知の如く、０℃〜１２０℃
の温度条件下でのシリコンダイオードの順方向電圧は、
１００℃以上の広い温度幅でほぼ直線的に変化する。こ
の温度依存性を利用し、かつ電子回路による温度補償を
行うようにしたのが、シリコンダイオード型の温度セン
サである。

［発明が解決しようとする課題］ 一般にシリコンダイオードを温度検出素子として用いた
温度センサは、直線性にはすぐれているが、同じ電流を
流した場合でも、各ダイオードの温度に対する電圧値の
傾きおよびレベルがバラバラであり、特性上のバラツキ
が大きく互換性に乏しいという欠点があった。

そこで本発明は、特性上のバラツキが少なく互換性に富
んだ温度センサを容易かつ安価に得ることを可能ならし
める温度センサ用シリコンダイオードの選定方法を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記課題を解決し目的を達成するために次のよ
うな手段を講じた。すなわち、シリコンダイオード単体
の温度・電圧特性を測定し、その平均値を求め、この平
均値に基づいてシリコンダイオードを予め定められた個
数だけ直列に接続したときに得られる温度・電圧特性の
基準値を求め、この基準値に対する平行移動許容誤差お
よび傾き許容誤差の範囲を設定し、前記測定されたシリ
コンダイオード単体の温度・電圧特性を予め定められた
個数分だけ加算し、この加算値が前記各許容誤差の範囲
内にあるとき、そのシリコンダイオードの組合わせを温
度センサの感温部として選定するようにした。

［作用コ 上記手段を講じたことにより次のような作用を奏する。

すなわち、二つ以上のシリコンダイオードを直列に接続
して感温部を構成した場合に、温度・電圧値特性が常に
許容範囲内にあるシリコンダイオードの組合わせが容易
に得られるので、特性上のバラツキがなく、互換性にす
ぐれた温度センサを容易かつ安価に得ることが可能とな
る。

［実施例］ 第１図（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の一実施例の方法に
よって得られた温度センサの概略的構成を示す図である
。第１図（ａ）に示すように温度センサ１０は装着機構
１１にセンサ部１２を取付けたものとなっている。セン
サ部１２は保護管１３の内部に感温部１４を収容したも
のである。

保護管１３は機械的、化学的衝撃から感温部１４を保護
するためのものである。第１図（ｂ）（Ｃ）に示すよう
に、感温部１４は保護管１３の先端部近傍に２個のシリ
コンダイオード１５ａ、１５ｂを直列に接続して納めら
れており、端子１６゜１７から温度センサ１０の外にセ
ンサ信号を導出可能なように設けられている。

第２図は上記感温部１４の等価回路を示す図で、図示の
如く、２個のシリコンダイオード１５ａ。

１５ｂが極性を一致させて直列に接続されている。

第３図〜第５図は上記シリコンダイオード１５、ａ、１
５ｂの組合わせを決定する上で必要なシリコンダイオー
ドの特性を示した図である。

第３図に示す直ＩＣ１はシリコンダイオードの低温ＴＬ
に対する電圧と高温ＴＨに対する電圧を数多く測定し、
高温、低温時におけるシリコンダイオードの両端電圧の
平均値ＳＨ，ＳＬを算出して得た直線である。また直線
Ｃ２は二つのシリコンダイオードを直列に接続した場合
を想定して上記各値ＳＨ，ＳＬをそれぞれ２倍し、低温
基準値ＫＬ、高温基準値ＫＨを求めて得た直線である。

ＴＳ４図は、第３図に示した温度・電圧基準直線Ｃ２の
上下に許容範囲を示す直線Ａ、Ｂを設けた状態を示す図
である。任意に選んだ二つのシリコンダイオードを直列
に接続した場合の端子１６゜１７間に発生する電圧は、
温度・電圧基準直線Ｃ２を中心として直線Ａ、Ｂの範囲
すなわち平行移動許容差±ＪＤ内に入る必要がある。こ
のことは温度センサ１０の感温部１４として組込むこと
のできるシリコンダイオード１５ａ、１５ｂの第１の条
件を示している。上記ＪＤの値は４ｍＶ程度であること
が望ましい。

第５図は温度・電圧基準直線Ｃ２の上下に許容傾斜範囲
を示す直線Ｅ、Ｆを設けた状態を示す図である。任意に
選んだ二つのシリコンダイオードを直列に接続した場合
の端子１６．１７間に発生する電圧は、温度・電圧基準
直線Ｃ２に対し直線Ｅ、Ｆの範囲すなわち傾き許容差±
ＪＫ以内に入る必要がある。このことは温度センサ１０
の感温部１４として組込むことのできるシリコンダイオ
ード１５ａ、１５ｂの第２の条件を示している。

次に第６図〜第８図のフロー図を適時参照して、上記第
１の条件および第２の条件に適合する二つのシリコンダ
イオード１５ａ、１５ｂを選定する方法について説明す
る。

第６図は感温部１４を１１カ成するためのシリコンダイ
オード１５ａ、１５ｂの高温ＴＨ，低温ＴＬの時に測定
した電圧Ｈ１電圧し、二つのシリコンダイオード選定の
ための閾値である高温基準値Ｋ　Ｈ、低温基準値ＫＬ、
平行移動許容差ＪＤ、傾き許容差Ｊ　Ｋを演算処理器（
不図示）に人力するためのフロー図である。

［ステップ１コ　（図示のＳｔ、１に相当。以下同じ） 感温部１４を構成するために用意されたシリコンダイオ
ードの数を演算処理器の変数Ｎとして入力する。

［ステップ２コ 感温部１４を構成するために用意されたシリコンダイオ
ードの高温ＴＨにおける電圧値Ｈをラベル付けしながら
演算処理器に入力する。

［ステップ３］ ステップ２で入力したシリコンダイオードと同じシリコ
ンダイオードの低１ＵＴＬにおける電圧値りをラベル付
けしながら演算処理器に入力する。

［ステップ４コ ステップ２，３では、入力した高温ＴＨ，低温ＴＬの時
の電圧がＮ個内のどのシリコンダイオードの値であるか
が後で判別できるようにラベル付けしたが、このラベル
番号は、本ステップで１〜Ｎ番まで順次割振って与えら
れる。

［ステップ５］ Ｎ個のシリコンダイオードの全てに対してステップ２〜
４の処理が行われたか否かを判定する。

処理が終了していない場合は、終了するまでステップ２
〜３〜４の処理が繰返し行われ、終了したと判断された
時にはステップ６以降へと進む。

ステップ６〜９では、二つのシリコンダイオードを直列
に接続して感温部１４を構成する場合に対応して、二つ
のシリコンダイオードの選定条件を処理演算器に入力す
る。

［ステップ６コ 多くのシリコンダイオードに対して、高温時におけるシ
リコンダイオードの両端に生じる電圧をまえもってｔｉ
ｌｌＪ定し、シリコンダイオードを二つ直列に接続する
ことから上記１４１１１定電圧の平均的な電圧ＳＨを２
倍し、これを高温基準値ＫＨとして演算処理器に入力す
る。

［ステップ７コ ステップ６と同様に、低温時におけるシリコンダイオー
ドの両端に生じる電圧をまえもってＡｌ１定し、その電
圧の平均的な電圧ＳＬの２倍の値を低温基準値ＫＬとし
て演算処理器に入力する。

［ステップ８コ 任意に選定した二つのシリコンダイオードを直列に接続
して感温部１４を構成する場合、温度センサ１０の示す
温度を許容誤差内におさめるために、感温部１４の温度
・電圧直線が温度・電圧基準直線Ｃ２と平行移動差で±
ＪＤ以下であることが必要である。そこで平行移動許容
差ＪＤを演算処理器に入力する。

［ステップ９］ 同じく温度センサ１０の示す温度を許容誤差におさめる
ために、感温部１４の温度・電圧直線が温度・電圧基準
直線Ｃ２と傾き差で±ＪＫ以下であることが必要である
。

そこで傾き許容差ＪＫを演算処理器に入力する。

第７図は、温度センサ１０を構成する上で感温部１４が
示す温度に相当する電圧値が許容誤差の範囲内に入るよ
うなシリコンダイオード１５を選定するための処理を示
すフロー図である。なおシリコンダイオード１５の実質
的な選定は選定処理ブロックＳＢで行われるがこの点に
ついては第８図で説明する。上記ＳＢにおいてシリコン
ダイオード１５を選定処理するために、先ずラベルの付
いているシリコンダイオード１５を一つ選び、他のラベ
ルの付いているシリコンダイオード１５との組合わせを
感温部構成のための候補としてシリコンダイオード選定
処理ブロックＳＢへ送込む。

第８図はシリコンダイオード選定処理ブロックＳＢでの
処理内容を示すフロー図である。

［ステップ１０コ 感温部構成のために選ばれたラベル付けされた二つのシ
リコンダイオード１５の高温ＴＨの時の電圧値Ｈの和を
変数ＨＨに格納し、ラベル付けされた低温時の電圧値り
の和を変数ＬＬに格納する。

［ステップ１１］ 上記二つのシリコンダイオード１５により温度センサ１
０が構成された場合、高温ＴＨの時に温度センサ１０か
らＨＨなる電圧が出力される。そこでステップ６で設定
された高温基準値ＫＨと変数ＨＨとの差の絶対値を求め
る。この絶対値が平均移動許容差ＪＤよりも小さい場合
、高温ＴＨの時において温度センサ１０の出力電圧が高
温基準値ＫＨよりも「低過ぎる」または「高過ぎる」と
判定し、別の候補を選ぶため■へ進み、再度ステップ１
０からの処理を始める。上記絶対値が誤差ＪＤ以上の場
合、次の選定に移る。

［ステップ１２コ 上記二つのシリコンダイオード１５により温度センサ１
０が構成された場合、低温ＴＬの時に温度センサ１０か
らＬＬなる電圧が出力される。そこでステップ７で設定
された低温基準値ＫＬと変数ＬＬとの差の絶対値を求め
る。この絶対値が平均移動許容差ＪＤよりも大きい場合
は、低温ＴＬの時において温度センサ１０の出力電圧が
低温基準値ＫＬよりも「低過ぎる」または「高過ぎる」
と判定し、別の候補を選ぶため■へ進み、再度ステップ
１０からの処理を始める。上記絶対値が誤差ＪＤ以上の
場合、次の選定に移る。

［ステップ１３］ （ＬＬ−ＨＨ）の値は、温度がＴＬ−ＴＨまで推移した
場合に温度センサ１０から出力される電圧の帯域幅であ
る。低温基準値ＫＬと高温基準値ＫＨとの減算により温
度センサ１０から出力される電圧の基準帯域幅が求めら
れる。上記帯域幅と基準帯域幅との減算の絶対値が傾き
許容差ＪＤより大きい場合は、当該温度センサから出力
される一電圧の帯域幅が「広過ぎる」または「狭過ぎる
」との理由から選んだ二つのシリコンダイオードに対し
て温度センサ１０を構成するには不適当な組合わせであ
ると判定し、別の候補を選ぶため■へ進み、再度ステッ
プ１０の処理から始める。

［ステップ１４］ ステップ１１〜ステツプ１３の選定条件に合致したシリ
コンダイオードに付けられたラベルを解除し、ステップ
１５でシリコンダイオードのラベル番号を出力する。

なお本発明は上述した実施例に限定されるものではない
。たとえばシリコンダイオードの選定の際、一つのシリ
コンダイオード１５とＮ−１個のシリコンダイオードと
の組合わせの検討を行うことで（Ｎ−１）２通りの組合
わせを得、感温部構成に不適当と判定されるシリコンダ
イオードの数を極力少なくするようにしても良い。また
、シリコンダイオードを三つ以上直列に接続して感温部
１４を構成するようにしてもよい。この場合、直列接続
するダイオード数に応じて不適合となるシリコンダイオ
ードの数は少なくなり歩留り向上をはかれる上、前記許
容誤差ＪＤ、ＪＫの値を小さくでき精度の高い感温部を
構成することが可能となる。このほか本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である
。

［発明の効果］ 本発明によれば、二つ以上のシリコンダイオードを直列
に接続して感温部を構成した場合に、温度・電圧値特性
が常に許容範囲内にあるシリコンダイオードの組合わせ
が容易に得られるので、特性上のバラツキがなく、互換
性にすぐれた温度センサを容易かつ安価に得ることを可
能ならしめる温度センサ用シリコンダイオードの選定方
法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）（ｃ）〜第８図は本発明の一実施例
を示す図で、第１図（ａ）（ｂ）（ｃ）および第２図は
本方法により得られる温度センサの概略的構成を示す図
、第３図〜第５図はシリコンダイオードの組合わせを決
定するための条件を示す図、第６図〜第８図はシリコン
ダイオード選定のための処理を示すフロー図である。 １０・・・温度センサ、１１・・・装着機構、１２・・
・センサ部、１３・・・保護管、１４・・・感温部、１
５・・・シリコンダイオード、１６．１７・・・端子。 （ａ） 第１図 第２図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリコンダイオード単体の温度・電圧特性を測定し、そ
   の平均値を求め、この平均値に基づいてシリコンダイオ
   ードを予め定められた個数だけ直列に接続したときに得
   られる温度・電圧特性の基準値を求め、この基準値に対
   する平行移動許容誤差および傾き許容誤差の範囲を設定
   し、前記測定されたシリコンダイオード単体の温度・電
   圧特性を予め定められた個数分だけ加算し、この加算値
   が前記各許容誤差の範囲内にあるとき、そのシリコンダ
   イオードの組合わせを温度センサの感温部として選定す
   るようにしたことを特徴とする温度センサ用シリコンダ
   イオードの選定方法。