如何在集成系统中测量温度

。发射极电流和集电极电流之间的关系已知，并且这里beta会有影响。图4显示了连接晶体管作为热二极管的几种常见配置。

图4 连接二极管的晶体管配置

Beta的绝对值不重要，也不造成测量误差。重要的是在工艺变化或工作条件变化时，beta不是一个恒定值。Beta随温度变化，但更重要的是，它将作为晶体管中集电极电流的结果而变化。Beta改变测量电流的比率，并因而像理想因子值η一样加大偏移。

如方程式8中所示(见附录)，如果β2 = β1 = β，那么分母中自然对数的每两项等于1，方程式8变成方程式5。同样地，随着β增加，beta失配的作用越来越小。在许多分立式晶体管器件中，beta为50-100的数量级，然而在衬底PNP器件中，beta的大小常常小于1，甚至低至0.25。

如图5中所示，仅为1的beta变化将引起0.75度的误差。在很小几何尺寸的器件中，在所用电流范围beta变化可高达35%。

图5 温度误差与Beta变化

由于每种误差源是独立的，每种都必须单独解决以纠正所测量的温度。如我们看到的，即使是很小的失配或误差，都能引致所测温度中很大的误差。这一误差要求热测量系统必须具有更大的误差容许量(margin-for-error)，它反过来不需要最佳的冷却解决方案。降低或消除温度测量中的主要误差源可以提高热管理系统的节电效率。

附录/方程式

其中：

VF = 二极管正向电压

VBE = 晶体管基极-发射极电压

IF = 流入二极管的电流

IE = 流入晶体管发射极的电流

IS = 二极管或晶体管的饱和电流

η = 二极管的理想因子(额定值1.00)

k = Boltzmann常数 = 1.381e-23

q = 电子电荷 = 1.602e-19

T = Kelvin温度 =℃温度 + 273.15

Christopher Fischbach

SMS公司架构工程师