韓日華 陳嘉欣

摘要：本文通過分析溫敏二極管在不同工況下的測溫靈敏度及精度，采用了高精度互換電路設計，并提出了溫敏二極管篩選系統(tǒng)，其操作方便，智能控制，能提高篩選溫敏二極管的工作效率，節(jié)省人力，使得利用溫敏二極管制成的溫度傳感器的成品率高，可以將量產化的醫(yī)療體溫測量系統(tǒng)精度控制在0.1℃誤差內，具有較好的應用前景和價值。

關鍵詞：溫敏二極管;高精度互換;體溫監(jiān)測

【中圖分類號】 R4 【文獻標識碼】 A? ? ? 【文章編號】2107-2306（2022）09--01

1? 引言

在溫敏二極管的實際應用中發(fā)現，不同材料溫敏二極管的靈敏度大約都在-1.8至-2.2mV/℃，而且相同材料的溫敏二極管其零點工作電壓也不一致，零點工作電壓（0℃下溫敏二極管的正向電壓）大約有偏差值在-2mV至2mV，在醫(yī)療設備體溫測溫電路設計中發(fā)現同種材質的溫敏二極管其偏差電壓對測溫精度影響較大，無法進行大批量生產。本文介紹了一種溫敏二極管篩選系統(tǒng)進行挑選方法，可使得批量溫敏二極管生產的測溫傳感器能夠滿足體溫測溫精度0.1℃的技術指標要求。

2 PN結測溫原理

眾所周知，PN結測溫的理論基礎是著名的Shockley方程式，對于理想二極管對于正向電壓Uf不是太小，則當正向電流為If時，其正向電壓Uf和溫度T之間的關系可由下式表示：

二極管正向電壓Uf和絕對溫度T之間并不具有理想的線性關系，并且Vgo和η是與二極管的結構及材料等因素有關的常數，這樣對于同一型號及同一批次因材料、工藝等因素，同一型號和同一批次溫敏二極管零點工作電壓偏差在-2mV至2mV之間，具有較大的差異性，在較寬的溫度范圍內如想獲得高精度的互換性無疑是非常困難的。

3電路設計及挑選方法

3.1溫敏二極管測溫挑選方法系統(tǒng)框圖

溫敏二極管測溫挑選方法系統(tǒng)框圖中電源模塊轉換電源電壓提供控制模塊、A/D采集模塊和恒流源的供電;恒流源（一般設定為1mA）向溫敏二極管提供穩(wěn)定的工作電流;溫敏二極管信號電路將溫敏二極管的溫度變化引起的電壓變化進行放大;A/D采集模塊將溫敏二極管信號電路的電壓進行模數轉換成數字信號;恒溫水槽用于提供穩(wěn)定的溫度源;基準溫度儀通過測量恒溫水槽的實際溫度，要求測溫精度在0.01℃，并將恒溫水槽的實際溫度數據傳輸至MCU模塊;MCU模塊接收A/D采集模塊的數字信號和基準測溫儀的實際溫度信號進行處理將溫敏二極管的溫度數據、恒溫水槽的實際溫度數據傳輸至顯示模塊進行顯示。

通過設置不同的水溫，控制模塊獲得被測溫敏二極管在不同水溫的導通電壓，通過與控制模塊中預設的靈敏度及導通電壓參考值比較，對批量的溫敏二極管進行檢測，通過繼電器切換的方式逐一對每個溫敏二極管進行測試，并通過顯示器進行顯示該通道的溫敏二極管是否符合要求，進行批量自動篩選。

4實驗與結果

將恒溫水槽分別設定為34℃、42℃;恒流源電流設定為1mA電流值;待恒溫槽溫度穩(wěn)定后，分別記錄34℃、42℃時溫敏二極管的正向電壓VFV、標準溫敏二極管的正向電壓V標FV、各溫度點下的誤差值及靈敏度;實驗數據如表1：

5結論

通過溫敏二極管測溫篩選方法在靈敏度和導通電壓出現誤差的溫敏二極管進行高精度采集電路設計，挑選溫敏二極管的靈敏度和導通電壓誤差允許范圍內，通過批量篩選切換取得的實驗數據可精確刪除不滿溫度精度要求的溫敏二極管，篩選合格后的溫敏二極管具有良好的互換性，進行正常的溫度檢測，提高了溫敏二極管的合格率，降低了溫敏二極管生產成本，提高了溫敏二極管的測溫精度，篩選后的溫敏二極管可批量應用于醫(yī)療設備體溫高精度測量。

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