Схемное решение термостабилизации выходного сигнала полупроводниковых датчиков
Уменьшение чувствительности полупроводникового датчика с ростом температуры компенсируется использованием усилителя с изменяющимся коэффициентом усиления. The decreasing of semiconductor sensor sensitivity with temperature increasing by use of amplifier with changing amplification factor is compensa...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
|---|---|
| Дата: | 1998 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
1998
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/140785 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Схемное решение термостабилизации выходного сигнала полупроводниковых датчиков / Л.Ф. Викулина // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 1998. — № 3-4. — С. 52-53. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-140785 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Викулина, Л.Ф. 2018-07-15T11:45:55Z 2018-07-15T11:45:55Z 1998 Схемное решение термостабилизации выходного сигнала полупроводниковых датчиков / Л.Ф. Викулина // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 1998. — № 3-4. — С. 52-53. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 2225-5818 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/140785 Уменьшение чувствительности полупроводникового датчика с ростом температуры компенсируется использованием усилителя с изменяющимся коэффициентом усиления. The decreasing of semiconductor sensor sensitivity with temperature increasing by use of amplifier with changing amplification factor is compensating. ru Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Технология и конструирование в электронной аппаратуре Компоненты для электронной аппаратуры Схемное решение термостабилизации выходного сигнала полупроводниковых датчиков Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Схемное решение термостабилизации выходного сигнала полупроводниковых датчиков |
| spellingShingle |
Схемное решение термостабилизации выходного сигнала полупроводниковых датчиков Викулина, Л.Ф. Компоненты для электронной аппаратуры |
| title_short |
Схемное решение термостабилизации выходного сигнала полупроводниковых датчиков |
| title_full |
Схемное решение термостабилизации выходного сигнала полупроводниковых датчиков |
| title_fullStr |
Схемное решение термостабилизации выходного сигнала полупроводниковых датчиков |
| title_full_unstemmed |
Схемное решение термостабилизации выходного сигнала полупроводниковых датчиков |
| title_sort |
схемное решение термостабилизации выходного сигнала полупроводниковых датчиков |
| author |
Викулина, Л.Ф. |
| author_facet |
Викулина, Л.Ф. |
| topic |
Компоненты для электронной аппаратуры |
| topic_facet |
Компоненты для электронной аппаратуры |
| publishDate |
1998 |
| language |
Russian |
| container_title |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| format |
Article |
| description |
Уменьшение чувствительности полупроводникового датчика с ростом температуры компенсируется использованием усилителя с изменяющимся коэффициентом усиления.
The decreasing of semiconductor sensor sensitivity with temperature increasing by use of amplifier with changing amplification factor is compensating.
|
| issn |
2225-5818 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/140785 |
| citation_txt |
Схемное решение термостабилизации выходного сигнала полупроводниковых датчиков / Л.Ф. Викулина // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 1998. — № 3-4. — С. 52-53. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT vikulinalf shemnoerešenietermostabilizaciivyhodnogosignalapoluprovodnikovyhdatčikov |
| first_indexed |
2025-11-24T04:34:24Z |
| last_indexed |
2025-11-24T04:34:24Z |
| _version_ |
1850841597080502272 |
| fulltext |
1234567890123456789012345678901212345678901234567890123456789012123456789012345678901234567890
1234567890123456789012345678901212345678901234567890123456789012123456789012345678901234567890
1234567890123456789012345678901212345678901234567890123456789012123456789012345678901234567890ÊÎÌÏÎÍÅÍÒÛ ÄËß ÝËÅÊÒÐÎÍÍÎÉ ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÛ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 1998, ¹ 3�4
52
Ê. ô.-ì. í. Ë. Ô. ÂÈÊÓËÈÍÀ
Óêðàèíà, ã. Îäåññà, Ãîñ. àêàäåìèÿ ñâÿçè èì. À. Ñ. Ïîïîâà
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
29.06 1998 ã.
Îïïîíåíò ê. ò. í. Â. Ï. ÍÎÊÅËÜ
Óìåíüøåíèå ÷óâñòâèòåëüíîñòè ïîëó-
ïðîâîäíèêîâîãî äàò÷èêà ñ ðîñòîì òåì-
ïåðàòóðû êîìïåíñèðóåòñÿ èñïîëüçîâà-
íèåì óñèëèòåëÿ ñ èçìåíÿþùèìñÿ êî-
ýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ.
The decreasing of semiconductor sensor sensitivi-
ty with temperature increasing by use of amplifi-
er with changing amplification factor is compen-
sating.
Ïîëóïðîâîäíèêîâûå äàò÷èêè øèðîêî èñïîëü-
çóþòñÿ äëÿ èçìåðåíèÿ ðàçëè÷íîãî òèïà âíåøíèõ
âîçäåéñòâèé � äàâëåíèÿ, ñâåòà, ìàãíèòíîãî ïîëÿ
è ò. ä. Â ðåçèñòèâíîì èñïîëíåíèè ýòî òåíçîðåçèñòî-
ðû, ôîòîðåçèñòîðû è ìàãíèòîðåçèñòîðû.
Ïðè èçìåðåíèè ñëàáûõ âîçäåéñòâèé ðåçèñòîðû
âêëþ÷àþòñÿ â ñõåìó èçìåðèòåëüíîãî ìîñòà, íà îäíó
äèàãîíàëü êîòîðîãî ïîäàåòñÿ ïèòàþùåå íàïðÿæåíèå,
à ñ äðóãîé ñíèìàåòñÿ âûõîäíîé ñèãíàë [1, c. 202].
Íåäîñòàòêîì òàêèõ ñõåì ÿâëÿåòñÿ çàâèñèìîñòü âû-
õîäíîãî ñèãíàëà îò òåìïåðàòóðû, îáóñëîâëåííàÿ
çàâèñèìîñòüþ ÷óâñòâèòåëüíîñòè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ
ðåçèñòîðîâ îò òåìïåðàòóðû. Îáû÷íî ýòà ïðîáëåìà
ðåøàåòñÿ òåðìîñòàáèëèçàöèåé ïîëóïðîâîäíèêîâûõ
ðåçèñòîðîâ, îäíàêî ñèñòåìû òåðìîñòàáèëèçàöèè â
äåñÿòêè ðàç óâåëè÷èâàþò ðàçìåðû, ýíåðãîïîòðåáëå-
íèå è ñòîèìîñòü èçìåðèòåëüíûõ óñòðîéñòâ, ÷òî ñâî-
äèò ê íóëþ ïðåèìóùåñòâî ïîëóïðîâîäíèêîâ êàê ýëå-
ìåíòîâ, èìåþùèõ ìèêðîðàçìåðû è ïîòðåáëÿþùèõ
ìèêðîòîêè.
 äàííîé ðàáîòå ïðåäëàãàåòñÿ äëÿ òåðìîñòàáèëè-
çàöèè âûõîäíîãî ñèãíàëà èçìåðèòåëüíîãî ìîñòà èñ-
ïîëüçîâàòü óñèëèòåëü ñ îáðàòíîé çàâèñèìîñòüþ êî-
ýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ (Ê) îò òåìïåðàòóðû, ò. å. åñëè
ñèãíàë óìåíüøàåòñÿ, òî Ê óâåëè÷èâàåòñÿ, è íàîáî-
ðîò. Â ðåçóëüòàòå âûõîäíîé ñèãíàë ñ óñèëèòåëÿ â
çàäàííîì ðàáî÷åì òåìïåðàòóðíîì äèàïàçîíå ìîæåò
ïðàêòè÷åñêè íå çàâèñåòü îò òåìïåðàòóðû, à îïðåäå-
ëÿòüñÿ òîëüêî âåëè÷èíîé èçìåðÿåìîãî âíåøíåãî âîç-
äåéñòâèÿ.
Ðàññìîòðèì êîíêðåòíûé âàðèàíò ðåàëèçàöèè òà-
êîãî óñòðîéñòâà íà ïðèìåðå èçìåðèòåëÿ èíäóêöèè
ìàãíèòíîãî ïîëÿ ñ äàò÷èêîì Õîëëà.
ÑÕÅÌÍÎÅ ÐÅØÅÍÈÅ
ÒÅÐÌÎÑÒÀÁÈËÈÇÀÖÈÈ ÂÛÕÎÄÍÎÃÎ ÑÈÃÍÀËÀ
ÏÎËÓÏÐÎÂÎÄÍÈÊÎÂÛÕ ÄÀÒ×ÈÊÎÂ
Äàò÷èê Õîëëà (äàëåå ÄÕ) ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé
÷åòûðåõïîëþñíèê, íà îäíó äèàãîíàëü êîòîðîãî ïî-
äàåòñÿ ïèòàþùèé òîê (I), à ñ äðóãîé ñíèìàåòñÿ ýäñ
Õîëëà (UÕ), ïðîïîðöèîíàëüíàÿ èíäóêöèè ìàãíèòíî-
ãî ïîëÿ (Â):
UÕ=RÕIB/d, (1)
 ïîñëåäíèå ãîäû íàìåòèëàñü óñòîé÷èâàÿ òåí-
äåíöèÿ ê ñíèæåíèþ íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ ýëåêòðîí-
íûõ ñõåì. Ïðè íèçêîâîëüòíîì ïèòàíèè òðóäíî îáåñ-
ïå÷èòü ðåæèì ïîñòîÿííîãî òîêà, ïîýòîìó äàò÷èê
ïèòàåòñÿ îò èñòî÷íèêà ñ ïîñòîÿííûì íàïðÿæåíèåì
(Å0). Äëÿ ýòîãî ðåæèìà, ïîäñòàâëÿÿ â (1) èçâåñò-
íûå âûðàæåíèÿ I=E0/R, R=ρl/ad, ρ=1/qµn, íå-
òðóäíî ïîëó÷èòü
UÕ=µE0Ba/l, (2)
Òàêèì îáðàçîì, â ýòîì ðåæèìå èç ýëåêòðîôèçè-
÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ïîëóïðîâîäíèêà â ôîðìóëó äëÿ
UÕ âõîäèò ëèøü ïîäâèæíîñòü íîñèòåëÿ çàðÿäà.
 íàèáîëåå âàæíîì äëÿ ïðàêòèêè äèàïàçîíå òåì-
ïåðàòóð (0...40°Ñ) ïîäâèæíîñòü â áîëüøèíñòâå ïî-
ëóïðîâîäíèêîâ óìåíüøàåòñÿ, ÷òî ïðèâîäèò ê óìåíü-
øåíèþ UÕ. Íàïðèìåð, â êðåìíèåâûõ ÄÕ ñ óäåëü-
íûì ñîïðîòèâëåíèåì 1�5 Îì.ñì UÕ óìåíüøàåòñÿ
ïî÷òè â 1,5 ðàçà. Äëÿ êîìïåíñàöèè ýòîãî óìåíüøå-
íèÿ èñïîëüçóþòñÿ äâà âàðèàíòà ñõåì, ïîêàçàííûõ
íà ðèñ. 1. Âûáîð ñõåìû îïðåäåëÿåòñÿ çíàêîì çàâè-
ñèìîñòè óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ïîëóïðîâîäíèêà
ÄÕ îò òåìïåðàòóðû. Â óçêîçîííûõ ïîëóïðîâîäíè-
êàõ (àíòèìîíèä èíäèÿ, ñîáñòâåííûé ãåðìàíèé) ñî-
ïðîòèâëåíèå ñ ðîñòîì òåìïåðàòóðû óìåíüøàåòñÿ èç-
çà óâåëè÷åíèÿ êîíöåíòðàöèè n, à â øèðîêîçîííûõ
ðàñòåò èç-çà óìåíüøåíèÿ ïîäâèæíîñòè µ.
Äëÿ ÄÕ ñ óìåíüøàþùèìñÿ ñîïðîòèâëåíèåì èñ-
ïîëüçóåòñÿ ñõåìà ðèñ. 1, à. Çäåñü òîê ïèòàíèÿ ÄÕ
ïðîõîäèò ÷åðåç òîêîâûé òðàíçèñòîð (ÒÒ), çàäàþ-
ùèé òîê ÷åðåç óñèëèòåëüíûå òðàíçèñòîðû (ÓÒ)
ãäå ρ �
R �
l, à �
q �
µ �
óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå ïîëóïðîâîäíèêà ÄÕ;
ñîïðîòèâëåíèå ÄÕ;
äëèíà è øèðèíà äàò÷èêà;
çàðÿä ýëåêòðîíà;
ïîäâèæíîñòü íîñèòåëåé çàðÿäà.
ãäå RÕ=1/qn �
d �
êîýôôèöèåíò Õîëëà, çàâèñÿùèé îò
êîíöåíòðàöèè íîñèòåëåé çàðÿäà (n),
òîëùèíà äàò÷èêà.
123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234567890123456789
123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234567890123456789
123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234567890123456789ÊÎÌÏÎÍÅÍÒÛ ÄËß ÝËÅÊÒÐÎÍÍÎÉ ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÛ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 1998, ¹ 3�4
53
äèôôåðåíöèàëüíîãî óñèëèòåëÿ, íà âõîä êîòîðûõ ïî-
äàåòñÿ ñèãíàë ñ áîêîâûõ êîíòàêòîâ ÄÕ. Çàâèñè-
ìîñòü êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ îò ýëåìåíòîâ ñõåìû
îïðåäåëÿåòñÿ ôîðìóëîé
K=Ríh21ý/Râõ, (3)
Âûõîäíîé ñèãíàë ñ óñèëèòåëÿ ðàâåí
U=UÕK=UÕRíh21ý/Râõ. (4)
 áîëüøèíñòâå ìàëîìîùíûõ òðàíçèñòîðîâ êîýô-
ôèöèåíò h21ý ðàñòåò ñ óâåëè÷åíèåì òîêà [1, c. 83].
Ñõåìà ðèñ. 1, à ðàáîòàåò ñëåäóþùèì îáðàçîì. Ñ
óâåëè÷åíèåì òåìïåðàòóðû UÕ óìåíüøàåòñÿ, à òîê
ïèòàíèÿ ÄÕ óâåëè÷èâàåòñÿ, ÷òî ïðèâîäèò ê ðîñòó
âõîäíîãî òîêà ÒÒ è òîêà ÷åðåç ÓÒ, à çíà÷èò, è
êîýôôèöèåíòà h21ý. Òàêèì îáðàçîì, óìåíüøåíèå UÕ
â (4) êîìïåíñèðóåòñÿ ðîñòîì h21ý, ÷òî è îáåñïå÷è-
ãäå Rí �
h21ý �
Râõ �
ñîïðîòèâëåíèå íàãðóçêè;
êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è òîêà òðàíçèñòîðîâ;
âõîäíîå ñîïðîòèâëåíèå ÓÒ.
âàåò âîçìîæíîñòü òåìïåðàòóðíîé ñòàáèëèçàöèè âû-
õîäíîãî ñèãíàëà èçìåðèòåëüíîãî óñòðîéñòâà.
Äëÿ ÄÕ ñ óâåëè÷èâàþùèìñÿ ñîïðîòèâëåíèåì
èñïîëüçóåòñÿ ñõåìà ðèñ. 1, á. Â íåé òîê ÄÕ ñ ðî-
ñòîì òåìïåðàòóðû óìåíüøàåòñÿ, ÷òî ïðèâîäèò ê óâå-
ëè÷åíèþ âõîäíîãî òîêà ÒÒ, ðîñòó h21ý è ò. ä.
 êîíêðåòíûõ èçìåðèòåëüíûõ óñòðîéñòâàõ òåì-
ïåðàòóðíàÿ êîìïåíñàöèÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ ïîäáîðîì
âåëè÷èí ñîïðîòèâëåíèé R1 è R2 äëÿ îïðåäåëåííîãî
ÄÕ è òèïà òðàíçèñòîðîâ. Ñëåäóåò òàêæå ó÷èòûâàòü,
÷òî h21ý ðàñòåò ïðè óâåëè÷åíèè ñîáñòâåííîé òåìïå-
ðàòóðû òðàíçèñòîðîâ.
Íà ðèñ. 2 ïðèâåäåíû ýêñïåðèìåíòàëüíûå òåì-
ïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè UÕ êðåìíèåâîãî ÄÕ ïðè
Â=50 ìÒë è îòíîøåíèÿ K/K0 (K0=K ïðè Ò=25°Ñ)
óñèëèòåëÿ íà êðåìíèåâûõ òðàíçèñòîðàõ ÊÒ315.
Èç ãðàôèêîâ ìîæíî îïðåäåëèòü, ÷òî â ïðåäåëàõ
5%-íîé òî÷íîñòè èçìåðåíèé óäàåòñÿ ïîëó÷èòü ïðî-
èçâåäåíèå UÕK, ïðàêòè÷åñêè íå çàâèñÿùåå îò òåì-
ïåðàòóðû â äèàïàçîíå 0...40°Ñ.
Ïðèâåäåííûå ñõåìû òåðìîñòàáèëèçàöèè áûëè
èñïûòàíû íàìè ïðè ðàçðàáîòêå èçìåðèòåëÿ ìàãíèò-
íîãî ïîëÿ íà îñíîâå ìîñòà èç ÷åòûðåõ ìàãíèòîðå-
çèñòîðîâ [2, c. 51], äâà èç êîòîðûõ (ïðîòèâîïîëîæ-
íûå ïî äèàãîíàëè) ïîìåùàëèñü â ìàãíèòíîå ïîëå, à
äâà äðóãèõ íàõîäèëèñü âíå åãî. Ýôôåêòèâíîñòü ñõå-
ìû ïîäòâåðäèëàñü òàêæå ïðè ñîçäàíèè èçìåðèòåëÿ
äàâëåíèÿ íà îñíîâå òåíçî÷óâñòâèòåëüíîé ìåìáðàíû
èç ÷åòûðåõ òåíçîðåçèñòîðîâ è èçìåðèòåëÿ èíòåí-
ñèâíîñòè ñâåòà íà îñíîâå ÷åòûðåõ ôîòîðåçèñòîðîâ.
Åñëè â êà÷åñòâå ÷óâñòâèòåëüíûõ ýëåìåíòîâ èñïîëü-
çóþòñÿ êðåìíèåâûå ðåçèñòîðû, òî âñÿ ñõåìà ìîæåò
áûòü èçãîòîâëåíà â îäíîì êðèñòàëëå â âèäå èíòåã-
ðàëüíîé ìèêðîñõåìû [3].
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Âèêóëèí È. Ì., Ñòàôååâ Â. È. Ôèçèêà ïîëóïðî-
âîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ.�Ì. : Ðàäèî è ñâÿçü, 1990.
2. Õîìåðèêè Î. Ê. Ïîëóïðîâîäíèêîâûå ïðåîáðàçî-
âàòåëè ìàãíèòíîãî ïîëÿ.�Ì. : Ýíåðãîàòîìèçäàò, 1986.
3. À. ñ. ÑÑÑÐ 1200793. Ìàãíèòî÷óâñòâèòåëüíàÿ èí-
òåãðàëüíàÿ ñõåìà / È. Ì. Âèêóëèí, Ë. Ô. Âèêóëèíà,
À. Í. Ìàð÷åíêî, Á. Â. Òêà÷åâ.� 28.03.84.
Ðèñ. 1. Ñõåìû òåðìîñòàáèëèçàöèè âûõîäíîãî ñèãíàëà
èçìåðèòåëÿ ìàãíèòíîé èíäóêöèè:
à � äëÿ äàò÷èêà Õîëëà ñ óìåíüøàþùèìñÿ ñîïðîòèâëåíèåì;
á � ñ óâåëè÷èâàþùèìñÿ ñîïðîòèâëåíèåì
ÄÕ
R1
ÓÒ
ÒÒ
Rí
R2
V
�E0
Rí
ÓÒ
ÓÒ
ÓÒ
V
RíRíRí
�E0
Rá
ÄÕ
ÒÒ
à)
á)
Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòü ýäñ äàò÷èêà Õîëëà è êîýôôè-
öèåíòà óñèëåíèÿ óñèëèòåëÿ îò òåìïåðàòóðû
UÕ, ìÂ
40
20
0 15 30 45 Ò,°Ñ
K/K0
2
1
UÕ
K
|