SU631894A1

SU631894A1 - Temperature regulator

Info

Publication number: SU631894A1
Application number: SU742071435A
Authority: SU
Inventors: Михаил Яковлевич Шор
Original assignee: Shor Mikhail Ya
Priority date: 1974-10-28
Filing date: 1974-10-28
Publication date: 1978-11-05

Description

99

Изобретение относитс к области автоматики И приборостроени .The invention relates to the field of automation and instrument making.

Известны терморегул торы, выполненные в едином кристалле полупроводника вместе с термостатируемым устройством flj, содержащие датчик температуры на основе р-л-перехода, смещенного в пр мом направлении , усилитель И нагреватель. Недостатком этого терморегул тора вл етс низка точность термостатировани (около 3°), обусловленна невысокой чувствительностью датчнка (около 2,2 мВ/град) и конструктивными И технологическими трудност ми размещени высокочувствительного и высокостабнльного усилител в едином кристалле с термостатируемой схемой.Thermostats are known, made in a single semiconductor crystal together with a thermostatted device flj, containing a temperature sensor based on an rsl junction shifted in the forward direction, an amplifier, and a heater. The disadvantage of this thermostat is low thermostatting accuracy (about 3 °), due to the low sensitivity of the sensor (about 2.2 mV / deg) and the design and technological difficulties of placing a highly sensitive and highly stable amplifier in a single crystal with a thermostatically controlled circuit.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс устройство дл регулировани температуры, содержащее транзистор И стабилизированные источники питани (2.The closest in technical essence to the invention is a device for temperature control, comprising a transistor and stabilized power sources (2.

Недостатком этого устройства вл етс низка точность регулировани , обусловленна малым температурным коэффициентом термочувствительного параметра (напр жени эмнттер-база около 2,2 мВ/град илиA disadvantage of this device is the low control accuracy, due to the low temperature coefficient of the thermosensitive parameter (the eminter-base voltage is about 2.2 mV / deg or

обратного тока р-п-перехода - доли микроампера на градус).reverse current pn-junction - fractions of microampere per degree).

Целью изобретени вл етс повышение ТОЧНОСТИ И расширение диапазона регулировани температуры.The aim of the invention is to increase the ACCURACY AND the expansion of the range of temperature control.

Поставленна цель достигаетс тем, что по.лупроводниковый датчик температуры - нагреватель выполнен на транзисторе, входна И вы.чодна цепи которого подключены к стабилизированным источникам питани . , Источник питани , подключенный к выходНОЙ цепи, выполнен п виде источника тока.This goal is achieved by the fact that the semiconductor temperature sensor - a heater is made on a transistor, the input AND high voltage circuit of which is connected to stabilized power sources. The power source connected to the output circuit is designed as a current source.

На фиг. 1 показана схема терморегул тора .FIG. 1 shows a thermostat diagram.

Транзистор 1, включенный инверсно, (в качестве эмиттера служит переход большей площади) соединен со стабилизированным ИСТОЧНИКОМ питани выходной цепи 2, выполненным в виде источника тока, и со стабилизированным ИСТОЧНИКОМ питани входной цепи 3. Транзистор 1 выполнен в одном кристалле полупроводника с термостатируемым устройством 4.Transistor 1 turned on inversely (a larger area transition serves as an emitter) is connected with a stabilized POWER SUPPLY of the output circuit 2, made as a current source, and with a stabilized POWER source of the input circuit 3. Transistor 1 is made in one semiconductor chip with a thermostatically controlled device 4 .

На фиг. 2 показана выходна вольт-амперна характеристика транзистора I. Крива I соответствует температуре кристаллаFIG. 2 shows the output current-voltage characteristic of the transistor I. Curve I corresponds to the crystal temperature

«"

Tt, а крива И - температуре Т), большей чем Ti. Кривые выбраны так, что они пересекают ординату YK,,, соответствующую току источника 2 в точках с абсциссами: крива I - икц,е....г- максимальное иалр жеиие на 1« ллекгоре, а крива II - напр жение насыщени транзистора.Tt, and the curve And - temperature T), greater than Ti. The curves are chosen so that they intersect the ordinate YK ,, corresponding to the current of source 2 at the points with abscissas: curve I - ICC, e .... r is the maximum value of 1 ”, and curve II is the saturation voltage of the transistor.

При посто нном токе коллектора рассеиваема мощность пропорциональна напр жению на коллекторе, т. е. определ етс температурой кристалла, причем при росте температуры мощность уменьшаетс . При соответствующем тепловом сопротивлении кристалл-окружающа среда изменению температуры окружающей среды от минимальной до максимальной соответствует измененне температуры кристалла от Т i до Та. Благодар большому выходному сопротивлению транзистора 1 разность Ts-Т) мала, что соответствует высокой точности термосгабилнзации . Инверсное включение увеличивает зависимость тока коллектора от температуры , что также повышает точность регулировани .At a constant collector current, the dissipated power is proportional to the voltage across the collector, i.e. determined by the crystal temperature, and as the temperature rises, the power decreases. With a corresponding thermal resistance of the crystal-environment, the change in the ambient temperature from minimum to maximum corresponds to a change in crystal temperature from T i to Ta. Due to the large output impedance of transistor 1, the difference Ts-T) is small, which corresponds to a high thermal-magnetic accuracy. Inverse switching increases the dependence of the collector current on temperature, which also improves the control accuracy.

Например, дл кремниевого планарноэпитаксиального транзистора в инверсном включении при токе коллектора 5 м.А, максимальном напр жении на коллекторе ЗВ, коэффициенте передачи тока Вст-1 и тепловом сопротивлении кристалл-среда 3 град-мВт изменение температуры Т -Ti не превышает 0,03 град (т. е. ±0,015 град) при изменении температуры среды от -10 до + 50°С.For example, for a silicon planar-epitaxial transistor in the inverse connection with a collector current of 5 mA, the maximum voltage on the collector of pollutants, the current transfer coefficient Vst-1 and the thermal resistance of the crystal-environment of 3 deg-mW, the temperature change T-Ti does not exceed 0.03 degree (i.e. ± 0.015 degree) when the ambient temperature varies from -10 to + 50 ° C.

Таким образом, при предельно простой схеме, предложенный терморегул тор обеспечивает более высокую точность регулироThus, with an extremely simple scheme, the proposed thermostat provides a higher control accuracy.

вани температуры, позвол ет сэкономить площадь кристалла полупроводника, в котором достаточно выполнить дл термостатировани дополнительно только один транзистор . При этом стабилизаторы входной и выходной цепей могут быть выполнены в отдельном крнсталле.Temperatures can save the semiconductor crystal area, in which only one transistor is sufficient for thermostating. In this case, the stabilizers of the input and output circuits can be made in a separate installation.

Claims

1. Integrated electronics in measuring devices. L., “Energne, 1974, p. 126.

2.Krnvonosov A. I. Semiconductor

"Energie, 1974,

temperature gauges, s. 100, fig. 3-3.

w: 7

(J.

"Uh

(

.Z