恩智浦公司硅温度传感器解决方案

    对于许多应用而言，存在着比传统热敏电阻更*的技术，而传统技术往往只是因为先前设计中一直采用而被频繁使用。

    使用硅技术制造温度传感器是实现*可靠性的方法之一，因为这种传感器的行为与硅本身一样稳定。例如，基于硅的传感器在长达50年的时间内漂移量甚微。的半导体制造技术使传感器具备高度的可再生产性。

    硅温度传感器还具有正温度系数，其电阻随温度升高而增大，从而能提供故障防护功能。

    制造稳定、高度线性且耐用的硅温度传感器的方法之一是利用扩散电阻原理（图1）。
 

    芯片尺寸约为500x500x240μm。芯片的上表面覆盖着二氧化硅绝缘层，上有一个直径约为20μm的金属化切割孔。整个底面都经金属化处理。

    这种排列通过晶体提供圆锥形电流分布，因而得名为“扩散电阻”。此类排列的主要优点在于，传感器电阻对制造公差的依赖程度有显著降低。

    靠近金属化孔的区域决定了电阻的主要部分，因此电阻的构建独立于硅晶体的尺寸公差。扩散到金属化表层下面晶体内的n+区域则降低了金属-半导体结点处阻挡层的效应。

    但这种配置与极性高度相关，并且需要径向引线封装。有时还会在安装传感器时引发一些问题，因为其极性并非总是那么明显。

    要成功解决此问题，可以串联两个极性相反的传感器，如图2所示。采用这种配置后，传感器的电阻将与电流方向无关。
 

    但单传感器排列在一些应用中也具备优势。例如，结构简单的特性使得该传感器能以紧凑的SOD68（DO-34）封装进行生产。另一重要优点在于其工作温度zui高可达300℃，而非硅传感器通常的150℃。

    这在单传感器件用金属触点正极偏置时即可实现。zui高温度之所以能提高，是因为金触点上的正电压极大地降低了上部n+扩散层中的空穴浓度。

    扩散电阻技术是恩智浦半导体KTY系列硅温度传感器的基础。该技术能够进行高度的温度测量，因为它们可以在整个温度范围内呈现真正线性的温度系数（图3）。
 

    随温度而变化的电阻值可以用与类型有关的常数A和B来计算。在需要更高线性度的场合，可以很方便地添加线性化电阻器。

    由于温度系数为正，传感器在系统过热时可以执行故障防护功能。此外，硅特性天性稳定，因此KTY传感器具备*可靠性和极长的使用寿命。

    KTY温度传感器的应力测试表明，传感器在接近zui高温度的条件下工作10,000小时，典型漂移量仅0.2K。

    然而这些传感器通常的工作温度仅为规定zui高温度的一半，因此根据对真实环境下的测试数据推断，这种低漂移量可以保持450,000小时（51年）。

    恩智浦为汽车设计工程师们提供了当今选择范围zui广的硅温度传感器，公司根据封装、标称电阻、公差和工作范围划分出了丰富的产品系列。KTY81和KTY82系列使用双传感器技术，适用于与极性无关的检测场合。

    KTY83和KTY84系列采用专为在油或水之类的液体内使用而设计的密封玻璃封装。KTY84系列的工作温度高达300℃，是排气和加热系统的理想选择。

    KTY传感器还有（玻璃或塑料和SMD（塑料））引线式封装可供选择，如图4所示。
 

    得益于高精度和的长期稳定性，采用扩散电阻技术的KTY系列硅传感器将成为基于负温度系数（NTC）或正温度系数（PTC）技术的传统传感器的有力替代品。

    它们的主要优点是：

　　1. 长期稳定性；

　　2. 基于硅批量处理技术；

　　3. 近似线性的特性。

    汽车应用包括油温检测、引擎冷却、车内温度控制和柴油喷射等。表1显示了恩智浦公司适用于汽车应用的系列解决方案。
 

    尤其在汽车应用方面，硅温度传感器技术提供了更高的可靠性和设计灵活性，而且不会增加成本。摒弃传统技术而优先采用这种技术能使工程更加顺利。