分享好友 技术首页 技术分类 切换频道

恩智浦公司硅温度传感器解决方案

2020-07-18 09:13270
    温度传感器在车内温度控制和引擎监控等汽车应用中发挥着重要作用。设计时慎重考虑传感器选型则可以在不增加成本的情况下利用新技术来提高性能。

 

    对于许多应用而言,存在着比传统热敏电阻更先进的技术,而传统技术往往只是因为先前设计中一直采用而被频繁使用。

    使用硅技术制造温度传感器是实现zui佳可靠性的方法之一,因为这种传感器的行为与硅本身一样稳定。例如,基于硅的传感器在长达50年的时间内漂移量甚微。的半导体制造技术使传感器具备高度的可再生产性。

    硅温度传感器还具有正温度系数,其电阻随温度升高而增大,从而能提供故障防护功能。

    制造稳定、高度线性且耐用的硅温度传感器的方法之一是利用扩散电阻原理(图1)。
 


图1:“扩散电阻”器件提供圆锥形电流分布

 

    芯片尺寸约为500x500x240μm。芯片的上表面覆盖着二氧化硅绝缘层,上有一个直径约为20μm的金属化切割孔。整个底面都经金属化处理。

    这种排列通过晶体提供圆锥形电流分布,因而得名为“扩散电阻”。此类排列的主要优点在于,传感器电阻对制造公差的依赖程度有显著降低。

    靠近金属化孔的区域决定了电阻的主要部分,因此电阻的构建独立于硅晶体的尺寸公差。扩散到金属化表层下面晶体内的n+区域则降低了金属-半导体结点处阻挡层的效应。

    但这种配置与极性高度相关,并且需要径向引线封装。有时还会在安装传感器时引发一些问题,因为其极性并非总是那么明显。

    要成功解决此问题,可以串联两个极性相反的传感器,如图2所示。采用这种配置后,传感器的电阻将与电流方向无关。
 


图2:两个极性相反的传感器的串联

 

    但单传感器排列在一些应用中也具备优势。例如,结构简单的特性使得该传感器能以紧凑的SOD68(DO-34)封装进行生产。另一重要优点在于其工作温度zui高可达300℃,而非硅传感器通常的150℃。

    这在单传感器件用金属触点正极偏置时即可实现。zui高温度之所以能提高,是因为金触点上的正电压极大地降低了上部n+扩散层中的空穴浓度。

    扩散电阻技术是恩智浦半导体KTY系列硅温度传感器的基础。该技术能够进行高度的温度测量,因为它们可以在整个温度范围内呈现真正线性的温度系数(图3)。
 


图3:扩散电阻传感器的线性特性

 

    随温度而变化的电阻值可以用与类型有关的常数A和B来计算。在需要更高线性度的场合,可以很方便地添加线性化电阻器。

    由于温度系数为正,传感器在系统过热时可以执行故障防护功能。此外,硅特性天性稳定,因此KTY传感器具备极高可靠性和极长的使用寿命。

    KTY温度传感器的应力测试表明,传感器在接近zui高温度的条件下工作10,000小时,典型漂移量仅0.2K。

    然而这些传感器通常的工作温度仅为规定zui高温度的一半,因此根据对真实环境下的测试数据推断,这种低漂移量可以保持450,000小时(51年)。

    恩智浦为汽车设计工程师们提供了当今选择范围zui广的硅温度传感器,公司根据封装、标称电阻、公差和工作范围划分出了丰富的产品系列。KTY81和KTY82系列使用双传感器技术,适用于与极性无关的检测场合。

    KTY83和KTY84系列采用专为在油或水之类的液体内使用而设计的密封玻璃封装。KTY84系列的工作温度高达300℃,是排气和加热系统的理想选择。

    KTY传感器还有(玻璃或塑料和SMD(塑料))引线式封装可供选择,如图4所示。
 


图4:不同封装提供了设计灵活性

 

    得益于高精度和的长期稳定性,采用扩散电阻技术的KTY系列硅传感器将成为基于负温度系数(NTC)或正温度系数(PTC)技术的传统传感器的有力替代品。

    它们的主要优点是:

  1. 长期稳定性;

  2. 基于硅批量处理技术;

  3. 近似线性的特性。

    汽车应用包括油温检测、引擎冷却、车内温度控制和柴油喷射等。表1显示了恩智浦公司适用于汽车应用的系列解决方案。
 


表1:恩智浦公司提供的一系列硅温度传感器解决方案

 

    尤其在汽车应用方面,硅温度传感器技术提供了更高的可靠性和设计灵活性,而且不会增加成本。摒弃传统技术而优先采用这种技术能使工程更加顺利。

免责声明:矿库网文章内容来源于网络,为了传递信息,我们转载部分内容,尊重原作者的版权。所有转载文章仅用于学习和交流之目的,并非商业用途。如有侵权,请及时联系我们删除。感谢您的理解与支持。

点赞 0
举报
收藏 0
评论 0
分享 0
压力传感器的工作原理
压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的,这样的传感器也称为压电传感器。   我们知道,晶体是各向异性的,非晶体是各向同性的。某些晶体介质,当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时,就产生了极化效应;当机械力撤掉之后,又会重新回到不带电的状态,也就是受到压力的时候,某些晶体可能产生出电的效应,这就是所谓的极化效应。科学家就是根据这个

0评论2021-03-06192

数显扭矩测试仪详细介绍
详细介绍 一、功能用途 BT数显扭矩测试仪是为检测各种据矩而设计研发的一种检测仪器。适用各种扭医的检测和校正零件扭转性破坏试验等。主要用于检测各种电动、风动扭力批、扭力起子、螺丝刀、扭力板手和各种涉及拧紧力的仪器和产品,广泛应用于电气制造、机械制造、汽车轻工和专业科研和检测行业。 二、主要特点 ◆ 独具的测试过程中第一峰值保持功能 ◆ 独具的旋钮开关动作力与回弹力测试 ◆ 液晶显示屏,兰色背光灯

0评论2021-03-06450

什么是智能变送器
     智能式变送器:是由传感器和微处理器(微机)相结构而成的。它充分利用了微处理器的运算和存储能力,可对传感器的数据进行处理,包括对测量信号的调理(如滤波、放大、A/D转换等)、数据显示、自动校正和自动补偿等。微处理器是智能式变送器的核心。它不但可以对测量数据进行计算、存储和数据处理,还可以通过反馈回路对传感器进行调节,以使采集数据达到最佳。由于微处理器

0评论2021-03-06481

地磅/汽车衡称重传感器的选择方法
地磅/汽车衡称重传感器的选择方法目前市场上地磅/汽车衡所用的称重传感器主要分以下三种类型:桥式 柱式 悬臂梁式从输出信号来说,分为模拟信号传感器 数字信号传感器模拟信号传感器,有灵敏度的区别如常规 2.0MV/V从安装方式来看,桥式

0评论2020-12-19120

当UR遇见Gocator传感器
UR(通用机器人)是中小型协作机器人手臂(称为协作机器人)的行业领制造商。他们易于使用且具有成本效益。UR3,UR5和UR10型号已在当今全球超过25,000个生产环境中部署-应用于工厂自动化,例如取放,质量检查以及包装和码垛。UR方案用于

0评论2020-07-22497

高斯计的测量范围
  高斯计是根据霍尔效应原理制成的高斯计(特斯拉计)。在测量磁场中,有着广泛的应用。由作为传感器的霍尔探头及仪表整机两部分组成。其中探头内霍尔元件的尺寸、性能与封装结构对磁场测量的准确度起着关键的作用。霍尔探头在磁场中因霍

0评论2020-07-2158

关于压力传感器在煤矿瓦斯突出应急处理中的应用
现代测量技术涉及到众多的非电量,如重量、加速度、力和力矩、压力等力学量或者其它一些等化学量。这些物理量进行直接测量时非常困难或者不方便,需用一种转换装置将其转化为易于测量、传输和处理的电量,这种装置就是传感器,其中压力传感

0评论2020-07-201018