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温度传感器的历史发展与研究现状 摘 要：本文通过查阅各类文献并进行分析总结，简述了温度传感器的意义和作用，介绍了 温度传感器的发展历史， 列举并分析了常用温度传感器的类型， 对比了国内外温度传感器设 计和研究领域的现状与发展， 着重阐述了国外先进的 CMOS模拟集成温度传感器的主要原理。 最后，文章对温度传感器的未来发展方向做出了说明。 关键词：温度传感器， IC 温度传感器， CMOS集成温度传感器 一、背景介绍 1.1 绪言 人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官，而单靠人们自身的感觉器官，在研究 自然现象和规律以及生产活动中，它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感 器。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规 律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记 录和控制等要求。 [1] 传感器是以一定的精度和规律把被测量转换为与之有确定关系的、便于 应用的某种物理量的测量装置。它是实现自动测量和自动控制的首要环节。 [2] 温度是反映物体冷热状态的物理参数，它与人类生活环境有着密切关系。早在 2000 多 年前，人类就开始为检测温度进行了各种努力，并开始使用温度传感器检测温度。 [3] 在人类 社会中，无论工业、农业、商业、科研、国防、医学及环保等部门都与温度有着密切的关系。 [4] 在工业生产自动化流程中，温度测量点一般要占全部测量点的一半左右。 [5] 因此，人类离 不开温度传感器。 传感器技术因而成为许多应用技术的基础环节， 成为当今世界发达国家普 遍重视并大力发展的高新技术之一， 它与通信技术、 计算机技术共同构成了现代信息产业的 三大支柱。 [6] 1.2 温度传感器的发展历史和主要分类 人们研究温度测量的历史已经相当的久远了。 公元 1600 年，伽利略研制出气体温度计。 1 [7] 一百年后，酒精温度计 [8] 和水银温度计 [9] 问世。到了 1821 年，德国物理学家赛贝发明了热 电偶传感器 [10] ，人类真正的第一次把温度变成了电信号。此后，随着技术的发展，人们研制 出了各种温度传感器。本世纪，在半导体技术的支持下，相继诞生了半导体热电偶传感器、 PN 结温度传感器和集成温度传感器。 [11]与之相应，根据波与物质的相互作用规律，相继开 发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。 [12] 温度传感器有四种主要类型： 热电偶、 热敏电阻、 电阻温度检测器 (RTD)和 IC 温度传感 器。 [13] 热电偶传感器有自己的优点和缺陷。 热电偶温度传感器的灵敏度与材料的粗细无关， 用 非常细的材料也能够做成温度传感器。 也由于制作热电偶的金属材料具有很好的延展性， 这 种细微的测温元件有极高的响应速度， 可以测量快速变化的过程。 然而热电偶传感器的灵敏 度比较低，容易受到环境干扰信号的影响，也容易受到前置放大器温度漂移的影响，因此不 适合测量微小的温度变化。 [14] IC 温度传感器即数字集成温度传感器，其外形非常得小，这样更加让它广泛应用在生 产实践的各个领域中，也为我们的生活提供了无数的便利和功能。尤其是 CMOS 工艺实现 的智能温度传感芯片具有低成本、低功耗、与标准数字工艺兼容以及芯片面积小等优点，已 经取代了双极型工艺。 IC 温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型，最主要的特点 之一是将温度传感模块和信号的处理电路同时集成在一