熱管理設計中的溫度檢測

　　測溫二極管設計

　　有些IC廠(chǎng)商，例如：微處理器和FPGA制造商，多年以來(lái)已經(jīng)在其產(chǎn)品中集成了測溫二極管，并且掌握了這些器件的設計技術(shù)。對于初次集成測溫二極管的IC設計人員，本節提供了一些有益參考：

　　1.將二極管的內阻降至最小。如上文所述，每歐姆串聯(lián)電阻將引起大約+0.45℃的誤差。如果在二極管連接配置中，將晶體管的基極連接至集電極，基極電阻會(huì )使β值增高。這種情況下，集電極電阻無(wú)關(guān)緊要，除非它造成二極管連接器件在100μA下出現飽和。

　　2.將晶體管的β值降至最小有助于在整個(gè)溫度和電流范圍內保持集電極電流比(以及精度)。

　　3.二極管的正向偏壓必須在溫度檢測ADC的輸入量程內。在整個(gè)測溫范圍內，正向電流為10μA時(shí)，正向偏壓必須大于0.25V;正向電流為100μA，正向偏壓必須小于0.95V。

　　4.大多數工藝中，沒(méi)有隔離的P/N結。如果連接成二極管的晶體管滿(mǎn)足以下限制條件，則能夠正常工作：

　　A.如果是NPN管，三個(gè)端子必須與任何電源隔離開(kāi)，將基極連接至集電極構成一個(gè)二極管;

　　B.如果是PNP管，可以將集電極接地，但發(fā)射極和基極必須與所有電源隔離開(kāi)。

　　5.必須對測試電路進(jìn)行測量，確定是否工作正常。測量精度非常重要——電壓必須精確到100μV，10μA和100μA偏置電流下需要精確到±0.1%。測溫晶體管能夠與Maxim的所有遠端溫度傳感器配合工作。

　　6.耦合至測溫結的噪聲會(huì )產(chǎn)生溫度測量誤差，需要仔細地將測溫器件與噪聲源隔離開(kāi)，包括數字信號和嘈雜電源。

　　A.在物理位置上，將測溫器件與承載高速數字信號的引線(xiàn)隔離開(kāi)。將數字信號與測溫晶體管和綁定焊盤(pán)之間的金屬線(xiàn)也從物理上隔離開(kāi)。

　　B.請勿將測溫結的焊盤(pán)靠近高速數字信號的焊盤(pán)，特別是高速緩沖器輸出?？赡艿脑?huà)，將測溫結的綁定焊盤(pán)靠近直流輸入焊盤(pán)(例如，用于引腳設置的直流邏輯電平輸入)。

　　C.用n+和p+保護環(huán)將測溫器件包圍起來(lái)。

　　7.圖7所示為帶有基底集電極的垂直P(pán)NP管的典型結構。10個(gè)發(fā)射極連接在一起，每個(gè)發(fā)射極占用20μm× 2.5μm空間。