温度传感器测试及半导体致冷控温实验

温度传感器测试及半导体致冷控温实验温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。它们广泛应用于工业、农业、商业等部门。对温度传感器性能的了解及测试是大学物理实验的一项必备内容，本实验主要针对美国ANALOG DEVICES公司开发的温度传感器，使学生了解AD590温度传感器的测温原理并掌握其测温方法。

【实验目的】

1.了解温度传感器AD590的性能及应用；

2.掌握TCF708智能温度调节仪的使用。

【实验器材】

温度传感器测试及半导体致冷控温实验仪、AD590温度传感器、PT100温度传感器。

【实验原理】

1.温度传感器AD590原理

AD590电流型集成电路温度传感器是将PN结（温度传感器）与处理电路利用集成化工艺制作在同一芯片上的具有测温功能的器件。它具有精度高、动态电阻大、响应速度快、线性好、使用方便等特点。芯片中R1，R2是采用激光校正的电阻。在298.15K(+25℃)下，输出电流为298.15uA。V T8和V T11产生与热力学温度（K）成正比的电压信号，再通过R5，R6把电压信号转换成电流信号，为了保证良好的温度特性，R5，R6采用激光校准的SiCr薄膜电路，其温度系数低至（-30～-50）*10-6/℃。V T10的C极电流跟随V T9和V T11的C极电流的变化，使总电流达到额定值。R5，R6同样在298.15K(+25℃)的温度标准下校正。AD590等效于一个高阻抗的恒流源，其输出阻抗>10Ω，能大大减小因电源电压变动而产生的测温误差（如下图）。

AD590的工作电压为+4——+30V ，测温范围是-55——150℃。对应于热力学温度T ，每变化1K ，输出电流变化1uA 。其输出电流I 0(uA)与热力学温度T （K ）严格成正比。电流温度系数K I 的表达式为：

8ln 30qR

k T I K I == 式中k,q 分别为玻尔兹曼常数和电子电量，R 是内部集成的电阻。Ln8表示内部V T9与V T11的发射极面积之比R=S 9/S 11=8倍。然后再取自然对数值，将k/q=0.0862mV/K,R=538Ω代入上式，即可得到：

K uA T

I K I /000.10== 因此，输出电流Io 的微安数就代表着被测

温度的热力学温度值（K ）。AD590的电流-

温度（I-T ）特性曲线如下图所示：

AD590经激光调整其准确度在整个测温

范围内≤±0.5℃（AD590准确度与其级别

有关），线性极好。利用AD590的上述特性，

在最简单的应用中，用一个电源，一个电阻，

一个电压表即可构成温度的测量。由于