使用二极管进行测温的原理

2016-09-07 09:04:17来源: eefocus
温度是表示物体或环境冷热程度的一种物理量,而温度传感器是一种能将温度变化转换成电量变化的元器件。本文主要介绍二极管应用于温度传感器中的原理。 
温度是表示物体或环境冷热程度的一种物理量,而温度传感器是一种能将温度变化转换成电量变化的元器件。本文主要介绍二极管应用于温度传感器中的原理。

二极管具有单向导通特性,一般用作整流、控制电流流向等,但二极管也可用作温度传感器,可以先在面包板上搭一个简单电路,用1V挡(指针式)或2V档(数字式)电压表测二极管的正向降压。再用点燃的火柴或打火机靠近二极管一下,你会发现二极管的管压降快速下降,火源离开后又逐渐恢复到原来的数值;若再用一小块冰(用布包着)或一小块冰冻的食物放在二极管上,你会发现管压降会增加,冰块拿走后,管压降渐恢复到原来的数值。

实验时要注意:火柴或打火机的火焰不能直接烧二极管(只能靠近),否则火焰的温度太高会把二极管烧坏!另外,冰块要挨上二极管的玻璃外壳,但不要将二极管两个引脚同时都碰上(避免水将两引脚“短接”)。

这简单的实验告诉我们:二极管对温度十分敏感,温度的变化将改变它的管压降。温度上升时管压降减小;温度下降时管压降增加。

下面我们进一步来做一个温度与管压降之间的定量关系实验。

我们已知在海平面一个大气压的条件下,水的沸腾温度为100℃;在冰与水共溶的条件下其温度为0℃。在沿海一带或海拔不高的地区可以认为沸腾的水是100℃(误差不大)。

上述100℃及0℃两个温度值作为标准温度来标定温度与管压降之间的定量关系,即确定二极管的测温灵敏度。用软导线将二极管( 1N4148)焊好,放入塑料袋内(要求不漏水),然后放入沸腾的水中,5分钟后测二极管管压降VF(100℃)(要注意:塑料袋小的为好,并且尽可能减少袋中的空气),并将VF(100℃)的值记下。将带二极管的塑料袋放入冰与水共溶体(碎冰要占大部分容积),5分钟后测其管压降 VF(0℃)的值,并记下。

按下式可求出二极管的平均测温灵敏度:

平均灵敏度=[VF(100℃)-VF(0℃)]/100℃

二极管(1N4148)的平均灵敏度约为-2mV/℃。由于它的线性度相当好,所以平均灵敏度可看作二极管的测温灵敏度。即温度每上升1℃时,管压降下降了2mV左右(所以加一个负号)。

二极管虽然可以检测温度并输出相应的电压,但要作为一个温度计还需要测量电路、放大电路及指示表头。

测温专用二极管MTS-102

MTS-102是摩托罗拉公司生产的一种温度传感器。它是一种专用于测温的硅NPN三极管,将c、e短接形成一个二极管,其管压降(Vbe)受环境温度变化而变化,其灵敏度约为-2.3mV/℃。它与一般二极管不同之处是,灵敏度的一致性好,即每一个MTS-102的灵敏度相差较小,其精确值为-2.265 mV/℃,而不同的1N4148其灵敏度差别较大;线性度好(在0~100℃温度范围内最大非线性误差±2℃);工作电流在0.1mA时,25℃时的 Vbe为595 mV。

MTS-102的外形与一般塑封三极管(TO-G2)封装一样,其管脚排列与9013相同。使用时要将c与b短接。如果没有MTS-102,可用9013代替,用法完全相同。

可以用MTS-102代替1N4148来作一个新的电子温度计,应该说用MTS-102作的温度计性能要好一些。

关键字:二极管  测温

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/article_2016090717115.html
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