二極管測量CPU溫度的原理解析

　　簡(jiǎn)介：一般來(lái)說(shuō)，時(shí)鐘頻率跑的越快，則CPU每秒所能完成的運算次數就越多，性能自然更好，但是，隨著(zhù)時(shí)鐘頻率的增加，CPU就會(huì )變得越來(lái)越熱，這是CPU內部CMOS管耗散功率加大的體現，過(guò)高的溫度會(huì )影響系統的運行，所以有必要采取措施來(lái)“監控”CPU的溫度，把它限制在一定溫度范圍內，以確保CPU的可靠運行。

　　由于二極管制造工藝的特殊性，我們可以利用二極管的伏安特性來(lái)測量CPU的溫度，它的伏安特性如下圖：

　　眾所周知，將PN結用外殼封裝起來(lái)，并加上電極引線(xiàn)就構成了半導體二極管，簡(jiǎn)稱(chēng)為二極管。由P區引出的電極為陽(yáng)極，由N區引出的電極為陰極，如下圖所示，

　　溫度對二極管的性能有較大的影響，這是由于半導體材料的特性所致，溫度升高時(shí)，二極管的正向壓降將減小，每增加1oC，正向壓降減小約2mV，可以從下圖看出，

　　由半導體理論可以得出，PN結所加端電壓u與流過(guò)它的電流i的關(guān)系為：

　　其中， Is為反向飽和電流，對于硅材料來(lái)說(shuō)，Is約為10pA;

　　q為電子的電量，q=1.6*10-9C;

　　k是玻耳茨曼常數，k=1.38*10-23 J/K;

　　T為絕對溫度，

　　kT/q可以用UT來(lái)代替，則

　　常溫下，即T=300K時(shí)，UT約為26mV。

　　對于足夠大的電壓，二極管方程可以近似寫(xiě)成：

　　那么，二極管兩端的電壓可以推導出為：

　　一個(gè)比較典型的應用例子就是美信公司的MAX1617，它就是通過(guò)使得兩個(gè)不同的電流流過(guò)二極管，并比較所產(chǎn)生的電壓來(lái)測量CPU溫度的。

　　從MAX1617的Functional Block Diagram可以看出，為了測量溫度，MAX1617首先使電流iD1流過(guò)二極管，然后再使電流iD2流過(guò)二極管，所產(chǎn)生的電壓分別是uD1和uD2，它們的差為：

　　因此只要確定了iD1和iD2，那么上式中的電壓差就正比于絕對溫度了，也就達到了測量溫度的目的。