

在體(ti)溫(wen)測量,集成(cheng)溫(wen)度(du)傳感(gan)器(qi)和(he)NTC熱敏電(dian)阻相(xiang)比于其他的溫(wen)度(du)傳感(gan)器(qi)具有體(ti)積小、和(he)響應時間快的優點,均是(shi)作為可穿戴(dai)式電(dian)子體(ti)溫(wen)計(ji)感(gan)溫(wen)元(yuan)件的良(liang)好選擇。
集成(cheng)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度傳(chuan)感器(qi)廣(guang)泛的(de)應用(yong)(yong)于(yu)(yu)各個,例如(ru)食品監測(ce)、無源無線(xian)網絡以及其他熱(re)管(guan)理裝置。CMOS工藝下(xia)的(de)集成(cheng)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度傳(chuan)感器(qi)由于(yu)(yu)具有易(yi)于(yu)(yu)與其他電(dian)(dian)路(lu)集成(cheng)、成(cheng)本低、體(ti)積(ji)小以及功耗低等優點正越(yue)來(lai)越(yue)受到(dao)大(da)家的(de)青(qing)睞(lai)。近幾年來(lai),己(ji)陸(lu)續有CMOS溫(wen)(wen)(wen)(wen)度傳(chuan)感器(qi)應用(yong)(yong)于(yu)(yu)人體(ti)體(ti)溫(wen)(wen)(wen)(wen)測(ce)量的(de)研究和報道。盡管(guan)如(ru)此,集成(cheng)CMOS溫(wen)(wen)(wen)(wen)度傳(chuan)感器(qi)并(bing)未廣(guang)泛的(de)應用(yong)(yong)于(yu)(yu)電(dian)(dian)子(zi)體(ti)溫(wen)(wen)(wen)(wen)計,這主要是(shi)因(yin)為集成(cheng)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度傳(chuan)感器(qi)的(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度測(ce)量精度不容易(yi)達到(dao)醫用(yong)(yong)電(dian)(dian)子(zi)體(ti)溫(wen)(wen)(wen)(wen)計的(de)行業標準。
硅襯底(di)工(gong)藝下的(de)(de)半導體集(ji)(ji)(ji)成電路中(zhong)的(de)(de)感(gan)溫器件主要包(bao)括集(ji)(ji)(ji)成電阻、MOS晶體管(guan)、雙(shuang)(shuang)極(ji)(ji)性(xing)晶體管(guan)、二極(ji)(ji)管(guan)以及CMOS工(gong)藝下的(de)(de)寄(ji)(ji)生(sheng)雙(shuang)(shuang)極(ji)(ji)性(xing)晶體管(guan)等。研(yan)究證明,雙(shuang)(shuang)極(ji)(ji)性(xing)晶體管(guan)是集(ji)(ji)(ji)成電路技術中(zhong)理想的(de)(de)溫度(du)(du)傳感(gan)器單(dan)元(yuan),但雙(shuang)(shuang)極(ji)(ji)性(xing)工(gong)藝難(nan)以實現數字接口而BiCMOS技術成本(ben)又很高,而CMOS工(gong)藝易于實現數字和模擬電路的(de)(de)集(ji)(ji)(ji)成,在集(ji)(ji)(ji)成電路設(she)計中(zhong)占主導地(di)位(wei),因此(ci)大多數設(she)計通常采(cai)用CMOS。工(gong)藝下的(de)(de)縱(zong)向寄(ji)(ji)生(sheng)PNP(Positive-Negative-Positive)晶體管(guan)作為集(ji)(ji)(ji)成溫度(du)(du)傳感(gan)器的(de)(de)感(gan)溫傳感器配件。由于CMOS工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)下縱(zong)向(xiang)寄(ji)生雙極型晶(jing)體管自身的(de)物理特性受工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)偏差等(deng)(deng)因(yin)素(su)的(de)影(ying)(ying)響(xiang),CMOS溫度傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)的(de)精(jing)度一直是其(qi)設(she)計的(de)難(nan)點(dian)。CMOS工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)下的(de)集成溫度傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)的(de)精(jing)度主要(yao)受縱(zong)向(xiang)寄(ji)生PNP晶(jing)體管的(de)電流增益(yi)變化、器(qi)(qi)件失(shi)配(pei)、機械應(ying)力以及工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)偏差等(deng)(deng)的(de)影(ying)(ying)響(xiang)。要(yao)實現的(de)溫度測量,須采用的(de)誤差技(ji)(ji)術(shu)(shu)和適當(dang)的(de)校(xiao)準(zhun)技(ji)(ji)術(shu)(shu)。目前(qian)報(bao)道的(de)誤差技(ji)(ji)術(shu)(shu)主要(yao)包(bao)括動(dong)態匹配(pei)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(Dynamic-Element-Matching,DEM)、斬波技(ji)(ji)術(shu)(shu)、非(fei)線性的(de)二階(jie)曲率(lv)補償(chang)等(deng)(deng),校(xiao)準(zhun)技(ji)(ji)術(shu)(shu)主要(yao)分為(wei)晶(jing)圓級(ji)的(de)校(xiao)準(zhun)、封裝進傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)外殼后(hou)的(de)校(xiao)準(zhun)以及校(xiao)準(zhun)。
近年來,部分CMOS體溫傳感器的(de)測量精度還不能達(da)到醫用(yong)電子體溫計的(de)行業標準(zhun)(zhun),精度達(da)到要求的(de)通常又需要較高的(de)校(xiao)準(zhun)(zhun)成本以及比較復雜(za)的(de)校(xiao)準(zhun)(zhun)技術(shu)。
基于NTC熱敏電阻的(de)(de)(de)(de)可(ke)拋棄式的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)計己經取(qu)代了水銀溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)計的(de)(de)(de)(de),廣泛應用(yong)于人體(ti)體(ti)溫(wen)(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)測(ce)量。NTC熱敏電阻用(yong)于的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)測(ce)量時(shi),其(qi)主要(yao)的(de)(de)(de)(de)誤差來(lai)自NTC熱敏電阻本(ben)身的(de)(de)(de)(de)絕 對誤差或非線性(xing)誤差以及電路(lu)結構。采用(yong)NTC熱敏電阻作為(wei)傳感器在(zai)進(jin)行的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)測(ce)量時(shi),上述研究都能達到很(hen)高的(de)(de)(de)(de)測(ce)量精(jing)度(du)(du),但(dan)是(shi)校準方法(fa)過于復(fu)雜,通(tong)常需要(yao)較多的(de)(de)(de)(de)時(shi)間和成本(ben)。