[实用新型]温度传感器器件及感测系统

说明书

技术领域

本公开涉及一种包含温度传感器的集成电子器件。

背景技术

众所周知，温度传感器具有多种应用。例如，它们可以是独立部件，其在输出提供 环境的温度值。此外，它们可以是包括其性能随温度变化的其他元件的更复杂系统的部件。 这些变化经常是不期望的，所以检测现有温度并补偿性能变化并使它们与温度无关是有用 的。而且当随着温度的性能变化是复杂系统的预期效果时，在任何情况下具有局部绝对温 度值的直接信息经常是有用的。

温度传感器构建为多种不同的方式，特别是根据应用和它们是否是独立型或它们 是集成在更复杂的系统中。在前一种情况下，事实上，经常不存在尺寸问题，而且可以使用 更简单但是更笨重的方案：然而在后一种情况下，除尺寸和消耗之外，与系统的其它部件的 集成实施方式是重要的。

在温度传感器集成在电子电路中的情况下，已知的是，利用双极型晶体管的基极 发射极电压的温度易变性。事实上，众所周知，此电压具有每摄氏度几毫伏的变化。通过使 用感测电路来检测电压变化并放大，用适当算法可以确定电子电路内的局部温度。此方案， 尽管极其广泛采用，并不是没有缺点，例如由于需要为MOS技术电路实施双极部件和/或对 温度传感器和关联部件的高消耗，例如与温度传感器关联的调节和放大级。此外，此方案的 缺点是引起高噪声，其可能是某些应用中的缺点。另一方面，已知方案的消耗等级越高，最 大可接受噪声的等级越低。尤其地，此方案不总是解决问题，因为基极发射极电压读数通常 与参考值相比较，参考值通过不同的级产生，例如带隙电路，其也可随着温度改变。此性能 在输出信号中引入误差，所以温度值读数可能不具有所期望的精确度。

在一些已知方案中，感测电路包括电阻性的桥，用于补偿参考元件或电路中的温 度依赖性。然而，目前为止，此方案也不是没有缺点，因为它引入不期望的消耗水平。

更创新的方案包括，例如，MEMS(微型机电系统)技术的使用，其构建了当温度变化 时可以承受机械形变的元件(例如参见“AMicromachinedSiliconCapacitive TemperatureSensorforRadiosondeApplications”，Hong-YuMa,Qing-AnHuang,Ming Qin,TingtingLu,E-ISBN:978-1-4244-5335-1/09,2009IEEE)。其他已知的方案是基于使 用新材料(例如参见“High-performancebulksiliconinterdigitalcapacitive temperaturesensorbasedongrapheneoxide”，Chun-HuaCaiandMingQin, ELECTRONICSLETTERS,28thMarch2013Vol.49No.7,ISSN:0013-5194)。

然而，这些方案难以整合在数字系统中，因此并非普遍地可适用。

实用新型内容

本公开的一个目标是提供一种温度传感器，其克服了现有技术的缺陷。

根据本公开，集成电子器件利用以下事实，即反向偏置的PN结具有以已知方式随 温度变化的等效电容。此电容可以与提供的参考电容相比较，以具有微不足道的温度依赖 性。已知的感测电路，例如切换电容器运算放大器，然后可以检测随温度的电容变化并输出 一电压，该电压随电容变化而直接变化。

本实用新型的实施例提出一种温度传感器器件，包括：感测元件，所述感测元件集 成在半导体材料芯片中并对温度敏感；以及耦合到所述感测元件的感测级，其中所述感测 元件包括被配置为反向偏置的结型的感测二极管。

在一个实施例中，所述感测二极管具有耦合到偏置节点的阴极端子和耦合到所述 读取级的第一输入的阳极端子，其中所述偏置节点耦合到电压源，所述电压源被配置为偏 置节点提供相对于所述读取级的第一输入是正的电压。

在一个实施例中，进一步包括参考电容元件，所述参考电容元件具有耦合到所述 偏置节点的第一端子和耦合到所述读取级的第二输入的第二端子。

在一个实施例中，进一步包括：补偿二极管，所述补偿二极管具有耦合到所述读取 级的所述第二输入的阳极端子和耦合到参考电位线的阴极端子；以及对称电容器，所述对 称电容器具有耦合到所述读取级的所述第一输入的第一端子和耦合到所述参考电位线的 第二端子。

在一个实施例中，所述读取级是开关电容器差分放大器。