Файл: Кривоносов, А. И. Полупроводниковые датчики температуры.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.10.2024

Просмотров: 88

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Тогда можно записать:

ѵг г

 

 

2 12

1 + Л ,

( - )

 

 

л

1 + Л,

(2-13)

 

Величины kn и Tn зависят

от знака коэффициента

А1, который в свою очередь определяется знаком произ­ водной F 't v {Io, Тро), представляющей собой температур­

ный коэффициент сопротивления Rcт. При отрицатель­ ном температурном коэффициенте сопротивления соот­ ветственно получаем:

 

 

 

 

^л > ѵ

 

 

 

(2-14)

 

 

 

 

 

 

 

 

При положительном

температурном

коэффициенте

сопротивления имеем:

kj j

 

1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2-15)

 

 

 

 

 

< ѵ

 

 

 

 

 

 

 

л

 

 

 

 

Передаточная функция Wj

запишется в следующем

виде:

 

 

 

W7WtW7 - 1 +

 

 

 

 

д/

 

 

H7.U7,

 

 

 

 

 

 

,

,

- п

------

 

 

W

г я

1

'

WW7 (-W,

(w 3-

Ге

 

 

 

 

1

 

 

 

 

V.

 

 

 

 

w3wi\v7w3

 

 

 

(2-16)

 

1 +

+ wAwtw7w, -

WJT7W%

 

 

Подставляя в (2-16) значение Wt, находим передаточ­

ную функцию W*« в виде

апериодического звена:

 

 

 

 

 

 

W

 

 

 

 

W!°=

~ b 0(.,/4- 1) (1+w*wl)+w3w7w3- w 3w7 =

 

 

________ w 3w 7w t_______

 

 

ьз (1 -f- W

 

7) -}-W3W 7Wа — ß7e

 

 

_________ К (1 + ^s^s)_________

. ,

 

 

b0 { l + W 3W s) + W 7 ( W 3W 3 - W g)

' ° Р + 1

 

6 3


Величины постоянных времени тл и тті совпадают,

тл=тті. (2-18)

Между коэффициентами kn и kTi существует следу­ ющая связь:

k,

1 + W~Wa

kTi

 

(2-19)

или

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'V p (/«. T’p»)

R „ 0 +

R so

k T\

 

 

 

1 +F', (/„,

Tp0)

ACTO

■ о -

 

 

 

 

 

 

 

 

^ho

 

 

 

 

УO’

T'po)

 

 

b

(

2

- )

'Л с,о +

Лн0 + ^

( / . .

 

T'po) /о

/vT,.

 

20

 

Л

 

 

 

Знак коэффициента Ал (или знак приращения тока) также зависит от знака температурной зависимости со­ противления полупроводникового прибора. Учитывая ранее принятое обозначение (2-1 1 ), получаем:

 

А

 

 

(2-21)

 

1 ~Ь А

/о (^OTO Лио)

 

 

 

71

 

Тл

 

(2-22)

 

I

+ А

 

 

 

 

При

отрицательном

температурном

коэффициенте

имеем:

 

 

 

 

 

 

 

Ал > 0 ;

)

(2-23)

 

 

тл > Ѵ

J

 

 

 

При

положительном

температурном

коэффициенте

имеем:

 

Ап < 0 ;

4

 

 

 

(2-24)

 

 

т/і<Ѵ

J

 

 

 

Рассмотрим далее передаточную функцию WTOu, ко­ торая согласно рис. 2-3 имеет следующий вид:

Ц7Г° — _ш WT°=z__________ WiWJPJP'__________

nc\

U

w bw ,

1 +,W SW, + W3WtW,Wa — WtWJX'j л

>

6 4


т. е. в этом случае

или

_

и\

/еш

^71^но>

1

(2-26)

х о і =

Х / І = Х Л

/

 

А х

 

^о^но

»

 

1 + А

1

/ о (^сто

^но) *

(2-27)

_

■'о

“и I

1 - м ,

Знак коэффициента km соответствует знаку темпера­ турного коэффициента сопротивления.

Передаточная функция

 

будет иметь

следующий

вид:

 

 

 

_ WWJF,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г,то

 

 

 

1+ WtWt

 

 

 

 

WR ot

м щ у

1+

1178Ц79

Z l A

 

 

1+

 

 

 

— w, J

 

 

W'.W'JT,

 

 

 

 

 

кRTI

(2-28)

I + \ѵъ\ѵа+

 

 

— U74U7,U/9

 

ч?г, P +

 

 

 

1

Связь между коэффициентами -кцт\ и kn имеет сле­

дующий вид:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

km — 1_р wsW,

"ті

 

(2-29)

или

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f'r p № .)

 

 

 

 

' + ^ ' / У о .

Т 'в о ) “ d

 

I ° p

 

 

 

 

 

 

^НО

 

Ac*

 

 

^Гр У«> 7*р.) №яо +

 

 

krty. .

(2-30)

~~

R w +

R ^ +

 

F' Vo. 7 p 0)

/ o

 

 

 

" Т Г

 

Учитывая принятое обозначение, получаем:

 

__

j4j

 

 

bQ RizoИ- Ro­

 

 

llИГ I

I + A ,

 

/ , R eta R uo

(2-31)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

лгг

 

 

 

 

 

 

і + л ,

 

 

Рассмотрим передаточные функции полупроводнико­ вого прибора относительно изменения коэффициента рассеивания Ь. Их нетрудно получить из сравнения

5 — 25

65


рис. 2-3 и 2-4, откуда вытекает следующее простое соот­ ношение:

 

WT° = -

КТ2

(2-32)

 

Т‘2р +

 

 

 

1

Согласно этому выражению получаем:

и

______ j____ГР0

 

Т О0 _

 

Т2

1+ А ,

Ь0

 

 

1+Д ,

 

 

 

Отсюда

 

 

 

 

 

^ а ш /ГО ___Г ро

 

7-О0 .и.ГО

(2-33)

W° = -&-W

 

 

и

Wj

 

 

 

Для остальных передаточных функций структурной схемы, показанной на рис. 2-4, получаем:

W1:

] Ра____Д>° __

 

'■'/2

(2-34)

1>о

" 1

*г2Р+ 1

 

 

Выражения для коэффициентов имеют вид:

 

А ,

 

Т'ро

~1о о

 

.

\

 

^/2

А 1

Т 00

 

I

 

1 +

I о (Ra

- « В

. )

(2-35)

 

 

 

 

 

 

Т2

I + А ,

 

 

 

 

і

 

Передаточная функция Wbu запишется в виде

 

 

/ft

feH2

(2-36)

 

 

Г и

хт Р + 1

 

 

 

 

Выражения

для

коэффициентов этой передаточной

функции имеют вид:

 

 

h

 

-^i

R n o ( R p a

Діо) . '

m ~ i

+ л ,

/ 0 (Ясіо —

Я ш ,),’

_

_

т0

 

(2-37)

 

Д/2— 1+Д!

 

Для передаточной функции WbRcт имеем:

^ft __

ЙЛГ2

(2-38)

Лет

"'■ЦТіР "Ь 1

 

66


Для данной передаточной функции выражения для коэффициентов следующие:

и

__

Т'ро— та0

/?„„ + Ян, .

1+ А 1

/„

Лото — Лио ’

 

 

 

(2-39)

 

Ѵ з —

1 + A t

Полученные передаточные функции необходимы при применении полупроводниковых приборов в качестве датчиков неэлектрических величин, так как величина коэффициента b зависит от многих теплофизических факторов: давления, влажности, скорости потока и т. д.

Перейдем к рассмотрению передаточных функций полупроводниковых приборов по отношению к измене­

нию напряжения питания.

 

 

Согласно

структурной

схемы, приведенной на рис. 2-5,

получаем:

 

 

 

 

 

 

\ Ѵ / и

 

WWP, о

 

 

ППТ5

'tWtW<W7Wt

 

 

 

 

]

wtwsw4

 

 

 

 

Wtw twtt

 

(2-40)

 

+ W3WiW,W3+ WBW9

 

 

Учитывая,- что №4

определяет единственное

апери­

одическое звено в этом выражении, получаем:

 

П/^пит

____

W ^

ioKjH-1)

 

 

( 1 +

^ t W t ) ba +

 

 

 

 

 

 

 

S P + I

_____

 

 

 

( 1 + W JW 9) b0

 

 

( 1 + W J P t ) b0 + W t W xW t - W ' W , - W ' W t W J P , ■чр +1

 

Введем обозначения:

 

 

(2-41)

 

 

 

A. =

- (1 +

 

w 5w aw 10b0

(2-42)

W tW t ) b0 +

W t W , W , -

W , W 4 (I + W tW t )

 

 

л

_

l+ W tW,

(2-43)

 

 

3__

WtWtWx,

6*

 

 

 

 

 

 

 

6 7