集微網(wǎng)消息，溫度傳感器是一種可以測(cè)量溫度的電子設(shè)備，其主要功能是將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。不同類型的溫度傳感器適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景，目前其廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測(cè)及消費(fèi)電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。伴隨著自動(dòng)駕駛、物聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)的崛起，溫度傳感器市場(chǎng)不斷擴(kuò)大。與此同時(shí)，市場(chǎng)對(duì)溫度傳感器的靈敏度、尺寸、功耗等標(biāo)準(zhǔn)的要求愈發(fā)嚴(yán)苛。

8月30日下午15：00，第六十八期“集微公開課”直播，上海申矽凌微電子科技股份有限公司（簡(jiǎn)稱“申矽凌”）溫度傳感器產(chǎn)品線總監(jiān)March HU帶來了《用“芯”感知世界》的主題演講。以溫度傳感器為中心，深入淺出地為大家講解了測(cè)溫器件及測(cè)溫原理、溫度傳感器IC工作原理、芯片參數(shù)及申矽凌的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)及特色產(chǎn)品等。

性價(jià)比提升 市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)傳感器IC替代

(相關(guān)資料圖)

March HU首先介紹了四種接觸式傳感器。第一種也是最常見的是Thermistor，也叫熱敏電阻；第二種叫傳感器IC，也是申矽凌做的比較全的；第三種是Thermocouple熱電偶，比起Thermister和傳感器IC，測(cè)溫范圍大大拓寬；第四種是電阻溫度檢測(cè)器RTD，常見的有鉑電阻，是一種隨溫度線性變化的貴金屬。

March HU表示，四種傳感器各有優(yōu)劣勢(shì)，其中熱敏電阻價(jià)格低廉，但誤差大，熱敏電阻的系統(tǒng)綜和測(cè)溫誤差約為±3~±5℃；傳感器IC精度高，不需要二次校準(zhǔn)，可做到±0.1℃的絕對(duì)精度，但測(cè)溫范圍相對(duì)受限；熱電偶適合高溫環(huán)境使用，工作溫度范圍可達(dá)-260℃至+2700℃；RTD傳感器是無源器件，需激勵(lì)電流配合開爾文法測(cè)量阻值，外圍電路相對(duì)復(fù)雜。

從March HU對(duì)四種傳感器的總結(jié)來看，溫度傳感器IC由于CMOS電路結(jié)溫和封裝材料限制，在溫度測(cè)溫范圍不占優(yōu)勢(shì)，通常是-55℃~+200℃的溫度范圍。可以看到熱敏電阻、熱電偶和RTD在測(cè)溫范圍上都是比IC要寬很多。但是在后面的參數(shù)上，溫度傳感器IC的優(yōu)勢(shì)明顯。

March HU說：“首先從精準(zhǔn)度來說，NTC精度較差，傳感器IC可以出廠校準(zhǔn)到±0.1℃的絕對(duì)精度；第二，在線性度方面，NTC溫度和電阻的對(duì)應(yīng)曲線天然非線性的，需要二次數(shù)據(jù)處理，可能帶來生產(chǎn)成本變高，但傳感器IC不存在二次精度校準(zhǔn)的問題；第三，在接口方面，傳感器IC使用簡(jiǎn)單，可支持I2C/SMBUS, I3C, SPI, UART等通用接口，實(shí)現(xiàn)multi-drop的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。但NTC只支持Point to Point，每個(gè)NTC測(cè)溫都需要占用一路ADC通道，或者使用模擬開關(guān)進(jìn)行通道切換?！?

申矽凌 CT1721 產(chǎn)品，是一顆2端子的溫度傳感器IC，只有DIO（數(shù)據(jù)引腳）和GND，產(chǎn)品從DIO引腳取電。且該產(chǎn)品尺寸可做到0.6mm x 0.6mm，單總線上可最多掛在9顆CT1721。這使得溫度傳感器IC替換NTC電阻沒有額外的硬件成本。得益于此，諸多客戶也在逐步將熱敏電阻替換成溫度傳感器IC。

溫度傳感器IC如何選擇？

關(guān)于溫度傳感器IC，March HU從工作原理、電路組成、類別、重要參數(shù)等幾個(gè)方面做了詳細(xì)介紹。

March HU稱，“很多客戶做技術(shù)交流的時(shí)候會(huì)對(duì)IC的測(cè)量原理、內(nèi)部組成感興趣，其實(shí)本質(zhì)上是用了P-N結(jié)作為溫度傳感單元，利用其伏安曲線的溫度特性感知外部溫度的上升和下降。它的原理是伏安曲線。電流從電源的正極到負(fù)極，伏安曲線就是右上方這幅圖。導(dǎo)通之后，電流會(huì)隨著電壓快速上升，此外會(huì)有一個(gè)反向飽和電流，長期比較小，到達(dá)擊穿電壓也會(huì)被擊穿?！?/p>

“從圖中可看出，當(dāng)溫度上升，PN結(jié)產(chǎn)生給同樣的正向電流電流，其所需的電壓是下降的。我們正是利用這樣一個(gè)PN結(jié)電壓與溫度的相關(guān)性來作為溫度傳感器的基礎(chǔ)原理。當(dāng)然要把它做成一個(gè)非常準(zhǔn)確的溫度傳感器，不僅僅是這樣一個(gè)原理，需要有更多細(xì)節(jié)上的考量?！盡arch HU補(bǔ)充說。

據(jù)悉，溫度傳感器IC有Local Only、Local + Remote、Temperature Switch及Signal Conditioning IC四種類型。March HU為大家做了解釋，“Local是P-N結(jié)在芯片內(nèi)部，它測(cè)量的就是芯片本身的環(huán)境溫度；Local + Remote的特點(diǎn)是可以測(cè)量多個(gè)物理位置的溫度，首先通過內(nèi)部PN結(jié)測(cè)量芯片本體環(huán)境溫度，還可以通過外接三極管的方式測(cè)量其它物理位置的溫度；Temperature Switch主要進(jìn)行溫度閾值報(bào)警，可用作電源保護(hù)；Signal Conditioning IC即熱電偶的調(diào)理芯片，申矽凌也有該品類的成熟產(chǎn)品?！?/p>

而溫度傳感器IC具有許多重要參數(shù)，選購者應(yīng)該關(guān)注哪些？March HU認(rèn)為，包括測(cè)量溫度范圍、測(cè)量精度、MCU相關(guān)的Vcc電壓域范圍及接口等都是需要考慮的參數(shù)。

March HU強(qiáng)調(diào)，熱響應(yīng)時(shí)間（Response time）也是越來越多客戶關(guān)注的重點(diǎn)。因?yàn)闇y(cè)量的溫度往往不是芯片緊密貼合的部位，中間可能還有部分介質(zhì)，所以越來越多客戶在意芯片的熱導(dǎo)能力如何。

但真正的響應(yīng)時(shí)間不是測(cè)量整個(gè)過程時(shí)間，我們會(huì)以63%的量作為參考值。March HU舉了一個(gè)例子，比如說0到100℃，我們只要看變化到63℃用了多久。這個(gè)時(shí)間單位是秒，反映了芯片導(dǎo)熱的能力。

申矽凌深耕溫度傳感器領(lǐng)域，也推出了諸多優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。

產(chǎn)品差異化 申矽凌做可靠的溫度數(shù)據(jù)測(cè)量

三四十年來，國外廠商做了一系列溫度傳感器品類并占領(lǐng)了大部分市場(chǎng)，申矽凌為什么還要在2012年入局這個(gè)行業(yè)？

March HU表示，因?yàn)樯晡铚囟葌鞲衅鱅C在完全兼容國外廠商對(duì)應(yīng)產(chǎn)品的引腳封裝和固件驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)上，可以做到更好的性能。對(duì)比國外廠商的器件，申矽凌可以在“精準(zhǔn)度”核心指標(biāo)上做更好。此外申矽凌產(chǎn)品的分辨率會(huì)做得更低、功耗更低、Vcc支持范圍更寬、接口傳輸速率會(huì)更高……

March HU還說，申矽凌專注于高性能可靠的溫度測(cè)量芯片，配合更高的性價(jià)比和客戶服務(wù)能力，伴隨著國產(chǎn)替代的浪潮，申矽凌的溫度傳感器品類在國內(nèi)受到大家的一致認(rèn)可。

March HU還為大家列舉了部分特色產(chǎn)品，包括CT1721R、CT1721R、應(yīng)用于智能穿戴的CT7117和CHT8555、CTS7510、CT7428、特色產(chǎn)品CT7035L等等。

March HU還介紹了申矽凌未來在汽車領(lǐng)域的芯片布局。他表示，汽車是一個(gè)比較熱門的賽道，申矽凌會(huì)將一些符合工規(guī)質(zhì)量較好的、大規(guī)模使用的產(chǎn)品做車規(guī)的認(rèn)證，目前已經(jīng)有客戶在采購并使用申矽凌車規(guī)級(jí)溫度傳感器芯片。但我們沒有對(duì)此做額外宣傳，因?yàn)槲覀兪紫纫龅氖前奄|(zhì)量做好。

最后，March HU對(duì)本次演講做了總結(jié)，他表示，“申矽凌在做溫度傳感器產(chǎn)品線時(shí)，把質(zhì)量、穩(wěn)定性、高性能放在第一位并體現(xiàn)在芯片中。除了溫度傳感器，申矽凌還有包括對(duì)性能要求更高的產(chǎn)品等更細(xì)分的品類。這些品類的產(chǎn)品更將體現(xiàn)申矽凌較強(qiáng)的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)。希望大家在用到溫度傳感器或者希望了解溫度傳感器品類的時(shí)候，第一時(shí)間想到申矽凌這家國產(chǎn)廠商，希望大家知道我們?cè)谟眯牡厝グ褱囟葌鞲衅髌奉愖龅梅浅＝∪c強(qiáng)大，這是我們想傳遞給大家的?！?/p>

（校對(duì)/孫樂）

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