JPS6379023A - 温度センサ - Google Patents
温度センサInfo
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- JPS6379023A JPS6379023A JP22513986A JP22513986A JPS6379023A JP S6379023 A JPS6379023 A JP S6379023A JP 22513986 A JP22513986 A JP 22513986A JP 22513986 A JP22513986 A JP 22513986A JP S6379023 A JPS6379023 A JP S6379023A
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- Japan
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- temperature
- diode
- resistor
- characteristic
- voltage drop
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- Pending
Links
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 7
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
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Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
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。
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〉
この発明は温度センサに関し、さらに詳細にいえば、ダ
イオードを使用して低温領域の温度を測定する温度セン
サに関する。
イオードを使用して低温領域の温度を測定する温度セン
サに関する。
〈従来の技術〉
従来からｐｎ接合型のダイオードに定電流を流し、この
状態においてダイオードの端子間電圧を検出することに
より、低温領域における温度を測定できることが知られ
ている。
状態においてダイオードの端子間電圧を検出することに
より、低温領域における温度を測定できることが知られ
ている。
さらに詳細に説明すれば、ダイオードの順方向電圧降下
の温度依存性は、 ｄＶ、／ｃｉＴ−Ｖ／’ｒ−（ｋＴ／ｑ）ｄ／ｄＴ（Ｉ
ｎＩＯ） （但し、ｋはボルツマン定数、ｑは電子の電荷の絶対値
、■０は逆方向飽和電流、■は順方向降下電圧、Ｔは絶
対温度である。） となる。
の温度依存性は、 ｄＶ、／ｃｉＴ−Ｖ／’ｒ−（ｋＴ／ｑ）ｄ／ｄＴ（Ｉ
ｎＩＯ） （但し、ｋはボルツマン定数、ｑは電子の電荷の絶対値
、■０は逆方向飽和電流、■は順方向降下電圧、Ｔは絶
対温度である。） となる。
上記の式によれば、ダイオードの順方向降下電圧は絶対
温度に依存して直線的に変化するのであるが、実際に検
出される端子間電圧は、例えば２５’に近傍において急
激な変化を示すことか知られている。
温度に依存して直線的に変化するのであるが、実際に検
出される端子間電圧は、例えば２５’に近傍において急
激な変化を示すことか知られている。
したがって、上記急激な変化を示す温度を境界として、
低温側においては高精度の温度測定を行なうことができ
、高温側においては精度が余り高くない温度測定を行な
うことができる（ Ｍ、Ｇ、Ｒａｏ。
低温側においては高精度の温度測定を行なうことができ
、高温側においては精度が余り高くない温度測定を行な
うことができる（ Ｍ、Ｇ、Ｒａｏ。
Ｒ，Ｇ、５ｃｕｒｌｏｃｋ ａｎｄ Ｙ、Ｙ、Ｖｕ、Ｍ
ｉｎｊａＬｕｒｅ ｓｉｌｉｃｏｎｄｉｏｄｅ ｔｈｅ
ｒｍｏＩＩｌｅｔｅｒｓ ｆｏｒ ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ
ｓ、ｃｒｙｏｇｅｎｊｃｓ、。
ｉｎｊａＬｕｒｅ ｓｉｌｉｃｏｎｄｉｏｄｅ ｔｈｅ
ｒｍｏＩＩｌｅｔｅｒｓ ｆｏｒ ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ
ｓ、ｃｒｙｏｇｅｎｊｃｓ、。
ＤＥＯＥＭＢＥＲ１９８３） 。
上記のように順方向降下電圧が急激に変化するのは、ダ
イオードを構成する基板抵抗が温度依存性を有しており
、温度の低下に伴なって基板抵抗が大きくなることに基
いている。即ち、ｐｎ接合部における順方向降下電圧は
、低温領域においても上記式に基く変化を示すのである
が、基板抵抗は、通常の温度領域において上記順方向降
下電圧と比較して無視できる程度に小さく、低温領域に
おいては側底無視し得ない程度に大きくなることに起因
しているのである。
イオードを構成する基板抵抗が温度依存性を有しており
、温度の低下に伴なって基板抵抗が大きくなることに基
いている。即ち、ｐｎ接合部における順方向降下電圧は
、低温領域においても上記式に基く変化を示すのである
が、基板抵抗は、通常の温度領域において上記順方向降
下電圧と比較して無視できる程度に小さく、低温領域に
おいては側底無視し得ない程度に大きくなることに起因
しているのである。
〈発明が解決しようとする問題点〉
上記の構成の温度センサにおいては、ｐｎ接合を有する
とともに、基板抵抗が低温領域におい去のみ急激に増加
する、いわゆる金属特性に近い半導体特性を有するダイ
オードを使用することが必要であり、上記両特性を具備
するダイオードを使用した場合にのみ低温領域における
正確な温度測定を行なうことができるので、使用可能な
ダイオードの製造が困難になるとともに、製品の歩留ま
りが低下し、さらには、端子間電圧が急激に変化する温
度が一点に定まってしまう関係上、高精度での温度測定
が可能な低温領域が限定されてしまうという問題がある
。即ち、１つのダイオードの内部に、ｐｎ接合からなる
領域、および金属特性に近い半導体特性を示す不純物濃
度の領域を同時に形成する必要があるが、不純物濃度の
制御を誤ると、何れか一方の特性を示す領域のみが形成
されることになる。この結果、上述したように、製造が
困難になるとともに、製品の歩留まりが低下してしまう
のである。
とともに、基板抵抗が低温領域におい去のみ急激に増加
する、いわゆる金属特性に近い半導体特性を有するダイ
オードを使用することが必要であり、上記両特性を具備
するダイオードを使用した場合にのみ低温領域における
正確な温度測定を行なうことができるので、使用可能な
ダイオードの製造が困難になるとともに、製品の歩留ま
りが低下し、さらには、端子間電圧が急激に変化する温
度が一点に定まってしまう関係上、高精度での温度測定
が可能な低温領域が限定されてしまうという問題がある
。即ち、１つのダイオードの内部に、ｐｎ接合からなる
領域、および金属特性に近い半導体特性を示す不純物濃
度の領域を同時に形成する必要があるが、不純物濃度の
制御を誤ると、何れか一方の特性を示す領域のみが形成
されることになる。この結果、上述したように、製造が
困難になるとともに、製品の歩留まりが低下してしまう
のである。
したがって、例えばクライオポンプの温度検出を行なう
場合のように、室温から極低温までの如く広範囲にわた
る温度測定を、ダイオードを使用した温度センサにより
行なうことは側底不可能である。
場合のように、室温から極低温までの如く広範囲にわた
る温度測定を、ダイオードを使用した温度センサにより
行なうことは側底不可能である。
〈発明の目的〉
この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
簡単に、かつ歩留まりよく製造することができるととも
に、測定すべき温度範囲の変化に簡単に対処することが
できる温度センサを提供することを目的としている。
簡単に、かつ歩留まりよく製造することができるととも
に、測定すべき温度範囲の変化に簡単に対処することが
できる温度センサを提供することを目的としている。
く問題点を解決するための手段〉
上記の目的を達成する〆ための、この発明の温度センサ
は、順方向電圧降下が温度依存性を有しているダイオー
ドと、所定の低温領域において抵抗が急激に変化する抵
抗体とを直列接続したものである。
は、順方向電圧降下が温度依存性を有しているダイオー
ドと、所定の低温領域において抵抗が急激に変化する抵
抗体とを直列接続したものである。
但し、抵抗が急激に変化する低温領域が互に異なる複数
個の抵抗体を選択的にダイオードと直列接続したもので
あってもよい。
個の抵抗体を選択的にダイオードと直列接続したもので
あってもよい。
く作用〉
以上の構成の温度センサであれば、ｐｎ接合、およびシ
ョットキー接合に基く整流特性をダイオードにより出現
させ、低温領域において抵抗値が急激に増加する金属特
性に近い半導体特性を抵抗体により出現させることがで
きるので、両者を直列接続した状態において所定の低温
領域を境界として、電圧降下の温度依存性が比較的小さ
い領域と、電圧降下の温度依存性が大きい領域とを具備
させることができる。
ョットキー接合に基く整流特性をダイオードにより出現
させ、低温領域において抵抗値が急激に増加する金属特
性に近い半導体特性を抵抗体により出現させることがで
きるので、両者を直列接続した状態において所定の低温
領域を境界として、電圧降下の温度依存性が比較的小さ
い領域と、電圧降下の温度依存性が大きい領域とを具備
させることができる。
また、抵抗が急激に変化する低温領域が互に異なる複数
個の抵抗体を選択的にダイオードと直列接続したもので
ある場合には、ダイオードと直列接続される抵抗体を変
化させるだけで、電圧降下が急激に変化する低温領域を
変化させることができる。
個の抵抗体を選択的にダイオードと直列接続したもので
ある場合には、ダイオードと直列接続される抵抗体を変
化させるだけで、電圧降下が急激に変化する低温領域を
変化させることができる。
〈実施例〉
以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。
第１図はこの発明の温度センサの原理を示す電気回路図
であり、ダイオード（１）と抵抗（２とを直列接続して
いるとともに、順方向に定電流源（３］を接続しており
、さらに上記ダイオード（１］、および抵抗体（２）と
の直列接続部の端子間に電圧計（４）を接続している。
であり、ダイオード（１）と抵抗（２とを直列接続して
いるとともに、順方向に定電流源（３］を接続しており
、さらに上記ダイオード（１］、および抵抗体（２）と
の直列接続部の端子間に電圧計（４）を接続している。
尚、上記ダイオード（１）としては、ｐｎ接合、或はシ
ョットキー接合を存するものであればよく、基板として
金属特性に近い半導体特性を全く有していないものを使
用することができる。また、上記抵抗体［２）としては
、低温領域においてのみ、温度に依存して急激に抵抗値
が増加する金属特性に近い半導体特性を有するものであ
ればよい。
ョットキー接合を存するものであればよく、基板として
金属特性に近い半導体特性を全く有していないものを使
用することができる。また、上記抵抗体［２）としては
、低温領域においてのみ、温度に依存して急激に抵抗値
が増加する金属特性に近い半導体特性を有するものであ
ればよい。
上記の構成の温度センサにおいては、第２図Ａに示すよ
うに、広い温度範囲にわたってなだらかな直線状に降下
電圧が変化する半導体特性をダイオード（１）により得
ることができ、第２図Ｂに示すように、低温領域におい
てのみ降下電圧が急激に変化する金属特性を抵抗体（ａ
により得ることができる。
うに、広い温度範囲にわたってなだらかな直線状に降下
電圧が変化する半導体特性をダイオード（１）により得
ることができ、第２図Ｂに示すように、低温領域におい
てのみ降下電圧が急激に変化する金属特性を抵抗体（ａ
により得ることができる。
したがって、ダイオード（１）と抵抗体（２）との直列
接続回路により得られる特性は、第２図Ｃに示すように
、所定の温度領域を境界として、高温側においてはなだ
らかな直線状に降下電圧が変化し、低温側においては急
激に降下電圧が変化するようになる。
接続回路により得られる特性は、第２図Ｃに示すように
、所定の温度領域を境界として、高温側においてはなだ
らかな直線状に降下電圧が変化し、低温側においては急
激に降下電圧が変化するようになる。
そして、この特性に基いて電圧計〔４）により降下電圧
を測定し、第２図Ｃに示す特性曲線に基いて換算するこ
とにより温度測定を行なうことができる。
を測定し、第２図Ｃに示す特性曲線に基いて換算するこ
とにより温度測定を行なうことができる。
尚、第２図Ｃに示す特性曲線は、抵抗体（２）のみを交
換することにより簡単に変化させることができるので、
抵抗体（２）を多数種類準備しておくことにより、広範
囲にわたる温度測定を行なうことができる。
換することにより簡単に変化させることができるので、
抵抗体（２）を多数種類準備しておくことにより、広範
囲にわたる温度測定を行なうことができる。
第３図から第６図は具体例を示す側面図である。
第３図の具体例においては、リード線（５）を取付けた
試料台（６）の上面にＧｅからなる抵抗体（２）を取付
けているとともに、抵抗体（２の上面に８１からなるダ
イオード（１）を取付け、両者に対して上記リード線（
５）を通して定電流を供給するようにしている。
試料台（６）の上面にＧｅからなる抵抗体（２）を取付
けているとともに、抵抗体（２の上面に８１からなるダ
イオード（１）を取付け、両者に対して上記リード線（
５）を通して定電流を供給するようにしている。
第４図は他の具体例を示す側面図であり、試料台（６）
の上面にＧｅからなる抵抗体（２）と８１からなるダイ
オード（１）とを取付け、両者の間をリード線（７）に
より接続しているとともに、上記リード線（５）を通し
て定電流を供給するようにしている。
の上面にＧｅからなる抵抗体（２）と８１からなるダイ
オード（１）とを取付け、両者の間をリード線（７）に
より接続しているとともに、上記リード線（５）を通し
て定電流を供給するようにしている。
第５図はさらに他の具体例を示す側面図であり、試料台
（６）の上面に８１からなるダイオード（１）を取付け
ているとともに、ダイオード（１）の上面に８１からな
る抵抗体【′２Ｊを取付け、両者に対して上記リード線
［５）を通して定電流を供給するようにしている。
（６）の上面に８１からなるダイオード（１）を取付け
ているとともに、ダイオード（１）の上面に８１からな
る抵抗体【′２Ｊを取付け、両者に対して上記リード線
［５）を通して定電流を供給するようにしている。
第６図は他の実施例を示す電気回路図、第７図は具体例
を示す斜視図であり、上記実施例と異なる点は、３個の
抵抗体（２１）（２２） （２３）をそれぞれダイオ−
１’（１３と直列接続している点、および切替スイッチ
（８］により選択的に何れかの抵抗体に定電流源［３）
を接続するようにした点のみである。
を示す斜視図であり、上記実施例と異なる点は、３個の
抵抗体（２１）（２２） （２３）をそれぞれダイオ−
１’（１３と直列接続している点、および切替スイッチ
（８］により選択的に何れかの抵抗体に定電流源［３）
を接続するようにした点のみである。
したがって、この実施例の場合には、切替スイッチ［８
］を走査することにより、定電流源［３］と接続される
抵抗体を変更することにより、第８図に示す３本の特性
曲線のうち何れか１本を選択することができ、高精度の
温度測定を行なうことができる低温領域を簡単に変化さ
せることができる。
］を走査することにより、定電流源［３］と接続される
抵抗体を変更することにより、第８図に示す３本の特性
曲線のうち何れか１本を選択することができ、高精度の
温度測定を行なうことができる低温領域を簡単に変化さ
せることができる。
尚、この実施例の場合には、抵抗体の選択に対応させて
温度表示を行なう表示器（図示せず）の表示スケールを
切替えればよいが、表示スケールを切替える代わりに、
所定電圧だけかさ上げし、或はマイクロコンピュータに
より補正演算するようにしてもよい、 〈発明の効果〉 以上のようにこの発明は、ダイオードによりｐｎ接合特
性を得るとともに、抵抗体により金属特性に近い半導体
特性を得、両者を直列接続することにより温度センサと
して必要な特性を得ているので、製造を簡単にすること
ができるとともに、製品の歩留まりを向上させることが
でき、さらには、温度測定範囲の変更を簡単に行なうこ
とができるという特有の効果を奏する。
温度表示を行なう表示器（図示せず）の表示スケールを
切替えればよいが、表示スケールを切替える代わりに、
所定電圧だけかさ上げし、或はマイクロコンピュータに
より補正演算するようにしてもよい、 〈発明の効果〉 以上のようにこの発明は、ダイオードによりｐｎ接合特
性を得るとともに、抵抗体により金属特性に近い半導体
特性を得、両者を直列接続することにより温度センサと
して必要な特性を得ているので、製造を簡単にすること
ができるとともに、製品の歩留まりを向上させることが
でき、さらには、温度測定範囲の変更を簡単に行なうこ
とができるという特有の効果を奏する。
第１図はこの発明の原理を示す電気回路図、第２図は特
性曲線を示す図、 第３図から第５図はそれぞれ具体例を示す側面図、 第６図は池の実施例を示す電気回路図、第７図は具体例
を示す斜視図、 第８図は特性曲線を示す図。 （１）・・・ダイオード、（２）・・・抵抗体、（３）
・・・定電流源、（４）・・・電圧計特許出願人 ダ
イキン工業株式会社 第１図 第８図 温度＋Ｋｌ 賞’Ｉ ’＞ Ｉｄｙｌ 河う ｌ 凶
性曲線を示す図、 第３図から第５図はそれぞれ具体例を示す側面図、 第６図は池の実施例を示す電気回路図、第７図は具体例
を示す斜視図、 第８図は特性曲線を示す図。 （１）・・・ダイオード、（２）・・・抵抗体、（３）
・・・定電流源、（４）・・・電圧計特許出願人 ダ
イキン工業株式会社 第１図 第８図 温度＋Ｋｌ 賞’Ｉ ’＞ Ｉｄｙｌ 河う ｌ 凶
Claims (2)
- １． 順方向電圧降下が温度依存性を有しているダイオ
ードと、所定の低温領域にお いて抵抗が急激に変化する抵抗体とを直 列接続したことを特徴とする温度センサ。 - ２． 抵抗が急激に変化する低温領域が互に異なる複数
個の抵抗体を選択的にダイオ ードと直列接続している上記特許請求の 範囲第１項記載の温度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22513986A JPS6379023A (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | 温度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22513986A JPS6379023A (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | 温度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6379023A true JPS6379023A (ja) | 1988-04-09 |
Family
ID=16824565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22513986A Pending JPS6379023A (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | 温度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6379023A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02311723A (ja) * | 1989-05-23 | 1990-12-27 | Samsung Electron Co Ltd | 半導体温度検出回路 |
-
1986
- 1986-09-24 JP JP22513986A patent/JPS6379023A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02311723A (ja) * | 1989-05-23 | 1990-12-27 | Samsung Electron Co Ltd | 半導体温度検出回路 |
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