热传感器和温度测量的方法技术

本发明专利技术的实施例提供了一种热传感器，包括：单个第一温度敏感器件，包括单个带隙热感测器件；第一电流源，通过第一开关连接至第一温度敏感器件，第一电流源适于通过第一开关器件使第一值的电流通过带隙热感测器件；第二电流源，通过第二开关连接至第一温度敏感器件，带隙热感测器件适于响应于温度和第一值和第二值中的每个的电流生成温度依赖性信号；信号处理电路，通过第三开关器件可操作地连接到带隙热感测器件，并且在其连接到带隙热感测器件时，处理所接收的温度依赖性信号，以生成处理信号；其中，第一、第二和第三开关器件适于协同致动，以交替地将第一电流源和第二电流源连接到带隙热感测器件。本发明专利技术的实施例还涉及温度测量的方法。测量的方法。测量的方法。

【技术实现步骤摘要】
热传感器和温度测量的方法
[0001]分案申请
[0002]本申请是2019年09月29日提交的标题为“热传感器和温度测量的方法”、专利申请号为201910931842.1的分案申请。


[0003]本专利技术的实施例涉及热传感器和温度测量的方法。

技术介绍

[0004]本专利技术通常涉及热传感器。本专利技术更具体地涉及减小热传感器的温度误差。
[0005]热传感器具有广泛的用途。对于许多应用来说，热传感器的准确性很重要，甚至是至关重要的。在仅在一个或有限数量的温度下校准热传感器的情况下，由于传感器特性与理想特性的偏差，可能难以确保热传感器在整个预期用途范围内的精度。正在努力提高热传感器的精确度。

技术实现思路

[0006]本专利技术的实施例提供了一种热传感器，包括：第一温度敏感器件，适于生成第一温度依赖性信号；第二温度敏感器件，适于生成第二温度依赖性信号；以及信号处理电路，可操作地连接以从所述第一温度敏感器件和所述第二温度敏感器件接收所述第一温度依赖性信号和所述第二温度依赖性信号，并且适于使用彼此不同的处理参数处理所接收的信号，以分别生成第一处理信号和第二处理信号，并且基于所述第一处理信号和所述第二处理信号生成输出信号。
[0007]本专利技术的另一实施例提供了一种温度测量的方法，包括：在设置在温度T的第一热感测器件中生成第一电流密度；在设置在T处的第二热感测器件中生成第二电流密度，所述第二电流密度不同于所述第一电流密度；在设置在T处的第三热感测器件中生成第三电流密度；在设置在T处的第四热感测器件中生成第四电流密度，所述第四电流密度不同于所述第三电流密度；在通过所述第一热感测器件一方面响应于所述第一电流密度和T生成的第一电压和通过所述第二热感测器件另一方面响应于所述第二电流密度和T生成的第二电压之间获得第一差分电压；在通过所述第三热感测器件一方面响应于所述第三电流密度和T生成的第三电压和通过所述第四热感测器件另一方面响应于所述第四电流密度和T生成的第四电压之间获得第二差分电压；在所述第一差分电压乘以第一增益因子和所述第二差分电压乘以第二增益因子之间获得第三差分电压dV，所述第二增益因子不同于所述第一增益因子；以及基于所述第三差分电压确定T。
[0008]本专利技术的又一实施例提供了一种温度测量的方法，包括：在设置在温度T处的第一热感测器件中生成第一电流密度，以响应于所述第一电流密度和T生成第一电压；在设置在T处的第二热感测器件中生成第二电流密度，以响应于所述第二电流密度和T生成第二电压，并且所述第二电流密度不同于所述第一电流密度；获得所述第一电压乘以第一增益因
子和所述第二电压乘以第二增益因子之间的差分电压dV，所述第二增益因子不同于所述第一增益因子；以及基于所述差分电压确定T。
附图说明
[0009]当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本专利技术的各个方面。应该强调，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制并且仅用于说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。
[0010]图1A示意性地示出了根据本专利技术的一个方面的热传感器中的组件热传感器。
[0011]图1B是根据本专利技术的一个方面的图1A中的每个组件热传感器的理想和实际电压
‑
温度关系的图示。
[0012]图2A是根据本专利技术的一个方面的近似于组件热传感器的操作温度范围中的电压
‑
温度关系的图示。
[0013]图2B示出了根据本专利技术的一个方面的匹配偏移的两个组件热传感器的修改的相对电压
‑
温度关系。
[0014]图3示意性地示出了根据本专利技术的一个方面的离散定时型热传感器电路。
[0015]图4示意性地示出了根据本专利技术的一个方面的连续DC型热传感器电路。
[0016]图5示意性地示出了根据本专利技术的一个方面的具有差分反馈的连续DC型热传感器电路。
[0017]图6示意性地示出了根据本专利技术的一个方面的具有单端反馈的连续DC型热传感器电路。
[0018]图7示出了图6中所示类型的原型热传感器在各个工艺拐角处的温度性能数据。
[0019]图8A示出了根据本专利技术的一个方面的差分电流密度热传感器中的两个晶体管的电压
‑
温度关系以及晶体管之一的电压
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温度关系的部分斜率调整。
[0020]图8B示出了具有图8A中所示的电压
‑
温度关系的热传感器的差分电压
‑
温度关系。
[0021]图9示意性地示出了根据本专利技术的一个方面的具有部分斜率调整的离散定时型热传感器电路。
[0022]图10示意性地示出了根据本专利技术的一个方面的具有电阻比部分斜率调整的连续DC型热传感器电路。
[0023]图11示意性地示出了根据本专利技术的一个方面的具有电阻比和运算放大器
‑
驱动器部分斜率调整的连续DC型热传感器电路。
[0024]图12示意性地示出了根据本专利技术的一个方面的具有V
be
复制部分斜率调整的连续DC型热传感器电路。
[0025]图13示意性地示出了根据本专利技术的一个方面的具有由数字控制单元(例如，微控制器(“MCU”)控制的部分斜率调整的开关单晶体管支路热传感器电路。
[0026]图14示出了图11中所示类型的原型热传感器的工艺拐角处的温度性能数据。
[0027]图15示意性地示出了根据本专利技术的一个方面的具有差分反馈的连续DC型热传感器电路，类似于图5中所示的电路，但是双极结晶体管被场效应晶体管代替。
[0028]图16概述了根据本专利技术的一个方面的温度测量的方法。
具体实施方式
[0029]以下公开内容提供了许多用于实现本专利技术的不同特征不同的实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实施例或实例以简化本专利技术。当然这些仅是实例而不旨在限制。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。如本文使用的，在第二部件上形成第一部件是指形成与第二部件直接接触的第一部件。此外，本专利技术可以在各个示例中重复参考数字和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
[0030]热传感器或温度传感器广泛用于各种应用中。例如，热传感器用于集成电路，诸如存储器模块，以监测和控制集成电路的温度，以确保它们的正常操作。热传感器的示例包括采用双极结型晶体管(“BJT”)的传感器，其端子对之间的电压(诸如基极
‑
发射极电压或V
BE
)具有一定的温度依赖性，该温度依赖性具有某些特性，诸如理想(理论上)情况下的指数依赖性。偏离理想特性会导致温度测量误差。本文公开的某些实施例具有比传统热传感器更低的温度误差...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热传感器，包括：单个第一温度敏感器件，包括单个带隙热感测器件，适于生成温度依赖性信号；第一电流源，通过第一开关连接至所述第一温度敏感器件，所述第一电流源适于通过所述第一开关器件使第一值的电流通过所述带隙热感测器件；第二电流源，通过第二开关连接至所述第一温度敏感器件，适于通过所述第二开关器件使与所述第一值不同的第二值的电流通过所述带隙热感测器件，所述带隙热感测器件适于响应于温度和所述第一值和所述第二值中的每个的电流生成所述温度依赖性信号；信号处理电路，通过第三开关器件可操作地连接到所述带隙热感测器件，并且在所述信号处理电路连接到所述带隙热感测器件时，使用处理参数处理所接收的所述温度依赖性信号，以生成处理信号；其中，所述第一开关器件、所述第二开关器件和所述第三开关器件适于协同致动，以交替地将所述第一电流源和所述第二电流源连接到所述带隙热感测器件，并且当所述第一电流源连接到所述带隙热感测器件时将所述信号处理电路连接到所述带隙热感测器件，并且当所述第二电流源连接到所述带隙热感测器件时将所述信号处理电路与所述带隙热感测器件断开。2.根据权利要求1所述的热传感器，还包括：控制器，适于操作所述第一开关器件、所述第二开关器件和所述第三开关器件，并且响应于所述第一值的电流和响应于所述第二值的电流而交替地接收所述温度依赖性信号，并且由所述温度依赖性信号和所述处理信号生成指示所述温度的信号。3.根据权利要求2所述的热传感器，所述控制器包括所述微控制器单元。4.根据权利要求2所述的热传感器，所述带隙热感测器件包括二极管接法的晶体管。5.根据权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪照俊，刘思麟，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：