感测技术--ch4-2.ppt

一、温敏晶闸管的工作原理 结构与等效电路：可控硅是个四层PNPN结构的三端半导体器件，包括3个PN结J1、J2、J3，外层P1区引出阳极A，N2区引出阴极K，N1区和P2区分别引出两个栅极G1和G2，可控硅可看作由一个PNP和NPN晶体管组合而成，PNP集电极总是与NPN的基区连接 在一起。 工作原理：当晶闸管处于正向偏置时， J1和J3正偏，J2反偏， IA很小，晶闸管处于高阻态，称断态 ； ， 形成正反馈。如果反馈回路的增益足够大，器件可以由正向阻断状态转向正向导通状态。在正向偏置下的晶闸管，通过控制栅极电流 Ig ，可使它由断态变为通态。可作为理想开关器件。 当晶闸管处于反向偏置时， J1和J3反偏，J2正偏， J1 几乎承受所有的反向电压， 流过的反向电流很 小晶闸管处于反向 阻断状态。 电流-电压特性：特性曲线 （0）~（1）为正向阻断区，即关断； （1）~（3）为通态； （0）~（4） ~（5）为反向区；（2）为保持点，电压 Vh 和电流 Ih 称保持电压和保持电流； 处于通态的晶闸管，当电流小于 Ih 时，由通态转换为断态； Vs 和 Is 是关态电压和电流。 二、温敏晶闸管的温度特性 温度升高时，J2结的反向漏电流指数增大，因为正反 馈得到放大 的阳极电流，电流增益 随温度升高而增 大，当温度升高到两管电流增益之和近似为1时，晶闸 管由断态进入通态，此温度称开关温度。 原来处于正向阻断状态的晶闸 管可在温度触发下实现状态翻转 实现温度开关。 ：两管电流增益 三、温敏晶闸管的应用 温度开关：当温度超过设定值时，温控晶闸管导通， 半波整流电流流过负载；温度继续上升，仍导通。 当温度低于开关温度时，当电压到达零交叉点时， 温控晶闸管断开。 第四节 集成温度传感器 集成温度传感器：将温敏晶体管及其辅助电路集成在 同一个芯片上的温度传感器，具有理想的线性输出， 即输出结果（电流、电压、频率）与绝对温度成正比。 集成温度传感器采用对管差分电路 集成温度传感器的输出有电流、电压和频率三种类型。 一、电压型集成温度传感器 BG3、BG4、BG5完全相同， BG3与BG4组成恒流源 两者射极电流相同（电流镜），BG5的射极电流与BG4 相同。 二、电流型集成温度传感器AD590 基本原理：输出电流与绝对温度成正比。 T3与T4作为恒流源， 使T1与T2的电流相等 总电流为： 实用电路：T1-T2和T3-T4成为恒流源，使流过T9和T11 的电流相等，T10为T7和T8的恒流负载，流过它的电流 与T11相等。 基本应用电路：图1（b）是AD590用于测量热力学温 度的基本应用电路。因为流过AD590的电流与热力学 温度成正比，当电阻R1和 电位器R2的电阻之和为1kW 时，输出电压VO随温度的变 化为1mV/K。 如图，电位器R2用于调整零点，R4用于调整运放LF355的增益。调整方法如下：在0℃时调整R2，使输出VO=0，然后在100℃时调整R4使VO=100mV。如此反复调整多次，直至0℃时，VO=0mV，100℃时VO=100mV为止。 AD581是高精度集成稳压器，输入电压最大为40V，输出10V。此电路的用途是什么？ 要用于测量华氏温度（符号为℉），怎么设计 在图示的温控电路中，AD590、RD、R、R1 、R2 、 R3构成测温电桥，调节R2设定T0的电压。当T低于T0 时，V- V+，V0输出高电平，T1、T2 导通，加热器 加热；当T低于T0时，V- V+，V0输出低电平，T1、 T2 截止， 停止加热。 第五节 光纤温度传感器 由于光纤传感器及技术具有较其它传感器无法比拟的特点，所以近几年来，光纤传感器与测量技术发展成为仪器仪表领域新的发展方向，而新型光纤传感器不外乎有以下特点： * 光纤传感器具有优良的传光性能，传光损耗很小，目前损耗能达到≤0.2 dB/km的水平。 * 光纤传感器频带宽，可进行超高速测量，灵敏度和线性度好。 * 光纤传感器体积很小，重量轻，能在恶劣环境下进行非接触式、非破坏性以及远距离测量。 ? 还具有灵敏度高、可靠性好、原材料硅资源丰富、抗电磁干扰，抗腐蚀、耐高压、电绝缘性能好、可绕曲、防爆、频带宽、损耗低等特点。同时，它还便于与计算机相连，实现智能化和远距离监控。对传统的传感器起到扩展提高的作用，不少情况下能够完成前者很难完成甚至不能完成的仟务。 正是由于光纤传感器具有许多独特优势，