Bok tamo! Kao dobavljač diodnih temperaturnih senzora, imao sam priličan udio ljudi koji su me pitali o razlici između diodnih temperaturnih senzora s prednapregnutim i obrnutim prednaponima. Pa sam mislio sjesti i napisati ovaj blog da raščistimo stvari.
Počnimo s osnovama. Dioda je elektronička komponenta s dva terminala koja omogućuje protok struje u jednom smjeru. Kada govorimo o korištenju diode kao senzora temperature, sve je u tome kako se njezina električna svojstva mijenjaju s temperaturom.
Senzor temperature s prednaprednom diodom
Prednapredna dioda je kada primijenimo pozitivan napon na anodu (pozitivni terminal) u odnosu na katodu (negativni terminal). U tom stanju struja može teći kroz diodu. Kada je riječ o korištenju kao senzora temperature, postoje neke ključne značajke.
Jedna od glavnih stvari je odnos između prednjeg napona ($V_f$) i temperature. Kako temperatura raste, napon naprijed na prednaprednoj diodi se smanjuje. To je zbog činjenice da energija potrebna da elektroni prijeđu osiromašeno područje (područje u diodi gdje nema pokretnih nositelja naboja) postaje sve manje kako temperatura raste.
Promjena prednjeg napona je približno linearna u određenom temperaturnom rasponu. Ovaj linearni odnos čini relativno lakim mjerenje temperature. Na primjer, ako imate sklop postavljen za mjerenje prednjeg napona diode, možete koristiti jednostavnu jednadžbu za pretvaranje tog očitanja napona u vrijednost temperature.
Još jedna prednost prednaprednih diodnih senzora temperature je njihovo relativno brzo vrijeme odziva. Budući da struja slobodno teče u prednaprednom stanju, svaka promjena temperature može brzo utjecati na električna svojstva diode. To ih čini izvrsnim za primjene u kojima trebate pratiti brze temperaturne promjene, kao u nekim brzim industrijskim procesima.
Međutim, postoje i neka ograničenja. Prednapredne diode su osjetljivije na promjene u naponu napajanja. Ako napon napajanja varira, to može izravno utjecati na struju naprijed i napon na diodi, što zauzvrat može dovesti do netočnih očitanja temperature. Također, linearni raspon odnosa naprijed - napon - temperatura je ograničen. Izvan ovog raspona odnos postaje složeniji i možda će vam trebati sofisticiranije metode kalibracije da biste dobili točna mjerenja temperature.
Obrnuto - senzor temperature diode s prednaponom
Sada, razgovarajmo o obrnutim diodama. U obrnutoj - pristranoj situaciji, primjenjujemo pozitivan napon na katodu u odnosu na anodu. U idealnoj diodi struja ne bi tekla u obrnutom - prednaponskom stanju. Ali u stvarnim diodama postoji mala količina reverzne struje, koja se naziva reverzna struja curenja ($I_r$).
Povratna struja curenja jako ovisi o temperaturi. Kako se temperatura povećava, povratna struja curenja raste eksponencijalno. Ovaj eksponencijalni odnos se dosta razlikuje od linearnog odnosa u prednaprednim diodama.
Jedna od prednosti korištenja reverzno prednaponske diode kao senzora temperature je njezina visoka osjetljivost. Čak i mala promjena temperature može uzrokovati značajnu promjenu povratne struje curenja. To ih čini prikladnima za primjene u kojima trebate detektirati vrlo male temperaturne varijacije, kao u nekim znanstvenim istraživanjima ili visoko preciznim sustavima za praćenje temperature.
Na senzore temperature diode s obrnutom prednaponom također manje utječu fluktuacije napona napajanja u usporedbi s onima s prednaponom. Budući da je reverzna struja uglavnom određena intrinzičnim svojstvima diode i temperaturom, male promjene u naponu napajanja imaju relativno mali utjecaj na mjerenje temperature.
Međutim, postoje neki nedostaci. Eksponencijalni odnos između povratne struje curenja i temperature može otežati kalibraciju senzora. Potrebni su vam složeniji matematički modeli za točnu pretvorbu izmjerene povratne struje u vrijednost temperature. Također, reverzna struja curenja općenito je vrlo mala, što znači da su vam potrebni vrlo osjetljivi mjerni krugovi da je otkrijete. To može povećati složenost i cijenu cjelokupnog sustava za mjerenje temperature.
Primjene i usporedbe
Pogledajmo neke primjene u kojima svaka vrsta senzora blista.
Za prednapredne diodne senzore temperature, kao što sam ranije spomenuo, izvrsni su za industrijske primjene gdje trebate pratiti brze promjene temperature. Na primjer, u proizvodnom procesu gdje se temperatura strojnog dijela može brzo mijenjati tijekom rada, diodni senzor s prednaponom može vam dati podatke o temperaturi u stvarnom vremenu. Također se često koriste u potrošačkoj elektronici, poput prijenosnih računala za praćenje temperature CPU-a.
S druge strane, diodni temperaturni senzori s reverznom prednaponom češće se koriste u aplikacijama gdje je potrebna visoka osjetljivost. Na primjer, u nekoj medicinskoj opremi, poput određenih vrsta termometara, gdje trebate otkriti vrlo male promjene tjelesne temperature. Također se koriste u nekim sustavima za praćenje okoliša gdje trebate mjeriti male temperaturne razlike u zraku ili vodi.
Sada, ako ste na tržištu senzora temperature, nudimo i druge vrste senzora, kao što suNTC termistor za automobile. NTC (negativni temperaturni koeficijent) termistori su još jedna popularna vrsta senzora temperature. Imaju drugačiji princip rada u usporedbi s diodnim senzorima temperature. Otpor NTC termistora opada kako temperatura raste.
Također imamo10K 3470 NTC termistor. Ovi termistori su dizajnirani za posebne primjene gdje vam je potrebna određena karakteristika otpor - temperatura. A ako tražite nešto na veliko, mi nudimoNTC termistor od staklenih perli duljine 50 mm 1000 komada po pakiranju.
Zaključak
U zaključku, diodni temperaturni senzori s prednjom i obrnutom prednaponom imaju svoje jedinstvene karakteristike. Prednapredne diode nude linearni odnos između prednjeg napona i temperature, brzo vrijeme odziva, ali su osjetljivije na promjene napona napajanja. Reverzno prednaponske diode, s druge strane, imaju eksponencijalni odnos između reverzne struje curenja i temperature, visoku osjetljivost i na njih manje utječu fluktuacije napona napajanja.
Ako razmišljate o korištenju diodnih senzora temperature za svoj projekt, morate pažljivo razmotriti svoje zahtjeve za primjenu. Trebate li pratiti brze promjene temperature? Tada bi prava opcija mogla biti dioda usmjerena naprijed. Ili vam je potrebna visoka osjetljivost za otkrivanje malih temperaturnih varijacija? U tom bi slučaju dioda s obrnutom prednapetošću mogla biti bolji izbor.
Ako ste zainteresirani za kupnju diodnih senzora temperature ili bilo kojeg drugog našeg proizvoda za mjerenje temperature, slobodno nam se obratite. Ovdje smo da vam pomognemo pronaći pravo rješenje za vaše potrebe. Bilo da radite na malom DIY projektu ili na velikoj industrijskoj primjeni, mi ćemo vas pokriti.
Reference
- "Fizika poluvodiča i uređaji" Donalda A. Neamena
- "Elektronički uređaji i teorija krugova" Roberta L. Boylestada i Louisa Nashelskog
