❝简 介： 根据PN结的电流电压方程，可以看到它与PN温度有关，基于此可以用于测量环境或者芯片内部的温度。选择NPN，PNP三极管（2N3906,2N3904）所得到的温度比起普通的PN结更加的精确。本文参照 Accurate Temperateure Sensing with an External PN Junction[1] 给出了设计外部PN结测温所需要的主要的方面。
关键词： PN结，二极管
在LINEAR TECHNOLOGY[2] 技术文档Accurate Temperature Sensing with a External P-N Junction[6] 给出了利用外置的PN结测量温度的方案。这类方案中应用到 LTC2974[3] 、 LTC3880[4] 、 LTC3883[5] 这类开关电源中的温度管理中。
这篇文档提到应用PNP型三极管 2N3906[6] 的 b-e PN 结温度特性来测量外部温度。这个三极管在 三极管的耐压与hFE之间是什么关系？[7] 被测量过，说明我手头是存在这款三极管的。在 博文 利用二极管的P-N结的I-V特性测量Boltzmann常数[8] 利用了 对应的 NPN型（ 2N2904[9] ）测量了Boltzmann常数，精度在1.4%之内。这也间接证明了利用三极管中的PN结测量温度的实验基础。
上面的资料给我们提出了以下问题：
通常下，直接使用二极管测量V-A特性，会发现它与PN前向偏置电流方程有差别：
下面是在 Forward and Reverse Bias of a PN Junction (Explained) 给出的普通二极管V-A特性曲线。
在 PN Junction Theory for Semiconductor Diodes[10] 中给出了二极管的 I-V 特性曲线：
在 Measurement of Boltzmanns constant[11] 作者D.E Evans展示了使用普通的设备在 TIP29[12] 功率 PNP三极管的 b-e 结上测量 e/k 常数的实验。其中提到，在满足 V的时候，对于普通的PN结中的 多数载流子和表面电流的影响都被基极电流抵消了，因此集电极电流 正好反映了 PN 结电流的内容。
在 Accurate Temperature Sensing with an External P-N Junction[6] 的中间，CHOICE of PN Junction Device一节中也给出了为什么选择 PNP，NPN三极管来测量PN温度的说明：
至于使用NPN还是PNP来测量温度，在所能够看到的文献中并没有进行对比。
不过在Accurate Temperature Sensing with an External P-N Junction[6] 对于2N3906（PNP），2N3904（NPN）都表示可以的。
在 的时候，上述公式中的 可以省略：
则对应的温度：
如果使用差分电流，也就是分别测量在 两个电流下的对应 ，那么可以获得：
特别是两个电流呈现比例关系： ，则：
在最终的温度计算公式中，二极管的反向饱和电流 被消去，就只剩下一个二极管理想因子 。
根据PN结的电流电压方程，可以看到它与PN温度有关，基于此可以用于测量环境或者芯片内部的温度。选择NPN，PNN三极管（2N3906,2N3904）所得到的温度比起普通的PN结更加的精确。本文参照 Accurate Temperateure Sensing with an External PN Junction[6] 给出了设计外部PN结测温所需要的主要的方面。
推荐阅读
添加微信回复“进群”
拉你进技术交流群！
国产芯|汽车电子|物联网|新能源|电源|工业|嵌入式…..
在公众号内回复您想搜索的任意内容，如问题关键字、技术名词、bug代码等，就能轻松获得与之相关的专业技术内容反馈。快去试试吧！
如果您想经常看到我们的文章，可以进入我们的主页，点击屏幕右上角「三个小点」，点击「设为星标」。
欢迎扫码关注
