1 Überblick über die Sensorik

116 3.4 Transistoren als Temperatursensoren 3.4 Transistoren als Temperatursensoren 117
als problematisch: j s weicht in der Praxis meistens von dem theoretischen Wert (11)
ab und ist in der Fertigung Schwankungen unterworfen.
Bild 3.4-4
Vergleich des durch Nichtlinearität entstehenden Temperaturfehlers bei Thermoelementen,
Platinwiderständen und Transistoren (nach [3.45])
Der unvermeidliche Einfluß der Fertigungsstreuung von Transistor-Temperatursensoren
kann herabgesetzt werden, wenn man eine Erfahrung aus der Technik integrierter
Schaltungen ausnutzt (Band 2, Abschnitt 12): Zwei Transistoren, die auf einem Chip
räumlich dicht beieinander (z.B. in einem Abstand von 10m oder weniger) angeordnet
sind, haben sehr ähnliche werkstoffbedingte Eigenschaften, weil diese nur über einen
größeren Abstand auf der Scheibe oder zwischen unterschiedlichen Scheiben signifikant
variieren. Steuern wir zwei solcher Transistoren mit gleichem j ś , aber unterschiedlichen
Strömen j und r·j an, dann folgt:
Bild 3.4-3 Daten der Transistor-Temperatursensorreihe MTS (nach [3.46]).
d.h. die mit einer Streuung behafteten Sättigungsströme kürzen sich heraus. Allerdings
ist der Spielraum für die Stromvariation r begrenzt, so daß die (dann allerdings sehr
lineare) Spannungsabhängigkeit der Temperatur herabgesetzt wird. In integrierten
Schaltungen ist die Größe dieser Spannungsabhängigkeit weniger entscheidend, da routinemäßig
Spannungsverstärker integriert werden können. Bild 3.4-6 zeigt das Prinzip
eines integrierten Temperatursensors. Die Temperaturempfindlichkeit des Ausgangssignals
kann elektronisch auf vorgegebene Werte, z.B. 1A/K, eingestellt werden.
H. Schaumburg: Band 3 – Sensoren 31.5.2007 31.5.2007 H. Schaumburg: Band 3 – Sensoren