TWI504873B - Temperature sensing device - Google Patents

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TWI504873B
TWI504873B TW101100808A TW101100808A TWI504873B TW I504873 B TWI504873 B TW I504873B TW 101100808 A TW101100808 A TW 101100808A TW 101100808 A TW101100808 A TW 101100808A TW I504873 B TWI504873 B TW I504873B
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Masakazu Sugiura
Atsushi Igarashi
Masahiro Mitani
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Seiko Instr Inc
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/01—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using semiconducting elements having PN junctions

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Description

溫度感測裝置
本發明係關於檢測溫度之溫度感測裝置。
以往，作為檢測溫度之溫度感測裝置，熟知的有利用PN接合之正向電壓者(例如，參照專利文獻1)。
第7圖為表示以往之溫度感測裝置之電路圖。以往之溫度感測裝置具備有定電流源電路701、依此提供定電流的達靈頓(Darlington)連接之雙極電晶體702、703、704。
在雙極電晶體704之射極連接有輸出端子。溫度輸出裝置之輸出電壓成為雙極電晶體之PN接合之正向電壓的和。PN接合之正向電壓因因應溫度而變化，故該輸出電壓成為因應溫度而變化的電壓。
在如此構成之溫度感測裝置中，輸出電壓因應溫度而變化之敏感度越高，溫度感測裝置之溫度檢測精度則越高。因此，為了提高溫度感測裝置之溫度檢測精度，若增加PN接合之正向電壓和即可。一般而言，熟知的有PN接合之正向電壓之溫度敏感度大約2.5mV/℃。
於第7圖之溫度感測裝置之時，因PN接合之有效段數為3段，故正向電壓和成為PN接合之正向電壓的3倍。因此，輸出電壓因應溫度而變化之敏感度為PN接合之正向電壓之溫度敏感度之3倍，大約7.5mV/℃。
〔先行技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開平5-248962號公報
但是，以往之溫度感測裝置當欲提高輸出電壓因應溫度而變化之敏感度時，及當增加PN接合之有效段數時，因PN接合之正向電壓和變大，故有無法將動作電壓抑制較低之問題點。該情形在如從電池等所提供之電源電壓無法利用在低電壓的意義上則係非效率性。
本發明係為了解決上述各種問題點而研究出，用以實現能夠以更低電壓執行動作之溫度感測裝置。
本發明之溫度感測裝置具備產生PN接合之正向電壓的正向電壓產生部，藉由正向電壓產生部之輸出電壓檢測溫度，該溫度感測裝置之特徵為：正向電壓產生部具備位準偏移電壓產生電路，溫度感測裝置之輸出電壓係根據PN接合之正向電壓，和位準偏移電壓產生電路之電壓而被供給。
若藉由本發明之溫度感測裝置時，則可以提供能夠以 更低電壓執行動作的溫度感測裝置。
第1圖為表示本實施型態之溫度感測裝置之電路圖。本實施型態之溫度感測裝置具備有定電流源電路701、依此提供定電流的達靈頓(Darlington)連接之雙極電晶體702、703、704和定壓源101、102、103。
電壓源101係連接於雙極電晶體702之射極和雙極電晶體703之基極之間。電壓源102係連接於雙極電晶體703之射極和雙極電晶體704之基極之間。電壓源103係連接於雙極電晶體704之射極和輸出端子之間。於此，電壓源101、102、103之電壓V1、V2、V3不持有溫度特性。
接著，說明本實施型態之溫度感測裝置之動作。
此時將PN接合之正向電壓設為Vpn。此時，A點之電壓V(A)、B點之電壓V(B)、C點之電壓V(C)各計算成下述般。
V(A)=1×Vpn-V1………(1)
V(B)=2×Vpn-(V1+V2)………(2)
V(C)=3×Vpn-(V1+V2+V3)………(3)
電壓V(C)因係輸出端子之電壓，故溫度感測裝置之輸出電壓以3×Vpn-(V1+V2+V3)被供給。即是，較以往之溫度感測裝置之輸出電壓僅電壓(V1+V2+V3)變低。因此，可以說本實施型態之溫度感測裝置即使增加PN接 合之有效段數，亦可以將動作電壓抑制成較低。然後，電壓V1、V2、V3因不持有溫度特性，故輸出電壓因應溫度而變化之敏感度與以往之溫度感測裝置同等。
即是，可以說比起以往之溫度感測裝置，不管輸出電壓因應溫度而變化之敏感度同等，亦可以將動作電壓抑制成更低。
在本實施型態之溫度感測裝置中，藉由以上之構成，可以提供能夠以更低電壓執行動作的溫度感測裝置。
並且，在本實施型態之溫度感測裝置中，在各雙極電晶體之射極設置電壓源，而不需要設置全部的電壓源。例如，即使僅以電壓源101，亦對溫度感測裝置之低電壓動作期待著效果。
再者，在本實施型態之溫度感測裝置中，PN接合之有效段數係以3段而予以說明，但是顯然地即使任何段，亦可以取得相同之效果。
第2圖為表示本實施型態之溫度感測裝置之電壓源之具體例的電路圖。在此，為了簡化以僅有電壓源101之具體例表示。
電壓源101係由電流源201和MOS電晶體202所構成。
電壓源101之電壓V1係根據藉由電流源201而被偏壓之MOS電晶體202之閘極、源極間電壓而被供給。
再者，例如電壓源即使設為第3圖般之電路亦可。電壓源101係由電流源201、301和MOS電晶體202、302 所構成。即是，即使藉由達靈頓連接MOS電晶體來實現亦可。
再者，例如電壓源即使設為第4圖般之電路亦可。電壓源101係由電流源401和電阻402所構成。電壓源101之電壓V1係根據藉由電流源401而被偏壓之電阻402之電阻值而被供給。
在此，於電阻402電阻值具有偏差之時，藉由以例如第5圖所示般之電路構成電流源401，則可以降低電阻值之偏差的影響。電流源401係將電壓源501供給之電壓予以阻抗變換，生成以電阻502之電阻值除算的電流。即是，電流源401使用電阻402和同種之電阻502，輸出抵銷電阻402之電阻值之偏差的電流I。並且，第5圖所示之電流源401為一例，並不限定於該電路。
並且，在本實施型態之溫度感測裝置中，雖然以電壓源之電壓不持有溫度特性而予以說明，但是即使持有溫度特性亦可。尤其，於持有被控制之正的溫度特性之時，可以提供敏感度更高之溫度感測裝置。
例如，若將電阻502持有負的溫度特性之電阻的第5圖之電流源設為第4圖之電流源，並使用持有正的溫度特性之電阻402，構成溫度感測裝置即可。
再者，在本實型態之溫度感測裝置中，雖然以使用雙極電晶體之PN接合之順電壓的溫度感測器而予以說明，但是使用二極體元件亦可。例如，如第6圖所示般，以定電流601、3段之二極體、電壓源602構成。以電壓源602 之電壓減去產生於3段二極體之電壓的值，成為輸出電壓。比起無電壓源602之時，不管敏感度大約同等，亦可以將動作電壓抑制成更低。
101、102、103、501、602‧‧‧電壓源
201、301、401‧‧‧電流源
503‧‧‧放大器
601、701‧‧‧定電流源電路
第1圖為表示本實施型態之溫度感測裝置的電路圖。
第2圖為表示本實施型態之溫度感測裝置之電壓源之具體例的電路圖。
第3圖為表示本實施型態之溫度感測裝置之電壓源之其他具體例的電路圖。
第4圖為表示本實施型態之溫度感測裝置之電壓源之其他具體例的電路圖。
第5圖為表示第4圖之電流源之例的電路圖。
第6圖為表示本實施型態之溫度感測裝置之其他例的電路圖。
第7圖為表示以往之溫度感測裝置的電路圖。
101、102、103‧‧‧電壓源
701‧‧‧定電流源電路
702、703、704‧‧‧雙極電晶體

Claims (4)

  1. 一種溫度感測裝置，具備：複數之雙極電晶體；和至少在第一雙極電晶體之射極和第二雙極電晶體之基極之間被串聯連接的位準偏移電壓產生電路；該溫度感測裝置之特徵在於：上述溫度感測裝置之輸出電壓係根據上述複數之雙極電晶體之PN接合之正向電壓，和上述位準偏移電壓產生電路之電壓而被供給。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之溫度感測裝置，其中上述位準偏移電壓產生電路之電壓係根據MOS電晶體之閘極、源極間電壓而被供給。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之溫度感測裝置，其中上述位準偏移電壓產生電路之電壓係根據在電阻產生之電壓而被供給。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載之溫度感測裝置，其中上述位準偏移電壓產生電路之電壓具有正的溫度特性。
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