集微網(wǎng)消息，溫度傳感器是一種可以測量溫度的電子設(shè)備，其主要功能是將溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號輸出。不同類型的溫度傳感器適用于不同的應(yīng)用場景，目前其廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測及消費電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。伴隨著自動駕駛、物聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)的崛起，溫度傳感器市場不斷擴大。與此同時，市場對溫度傳感器的靈敏度、尺寸、功耗等標準的要求愈發(fā)嚴苛。

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溫器件及測溫原理、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)勢及特色產(chǎn)品等。

性價比提升 市場驅(qū)動傳感器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，測溫范圍大大拓寬；第四種是電阻溫度檢測器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，其中熱敏電阻價格低廉，但誤差大，熱敏電阻的系統(tǒng)綜和測溫誤差約為±3~±5℃；傳感器IC精度高，不需要二次校準，可做到±0.1℃的絕對精度，但測溫范圍相對受限；熱電偶適合高溫環(huán)境使用，工作溫度范圍可達-260℃至+2700℃；RTD傳感器是無源器件，需激勵電流配合開爾文法測量阻值，外圍電路相對復雜。

從March HU對四種傳感器的總結(jié)來看，溫度傳感器IC由于CMOS電路結(jié)溫和封裝材料限制，在溫度測溫范圍不占優(yōu)勢，通常是-55℃~+200℃的溫度范圍?？梢钥吹綗崦綦娮?、熱電偶和RTD在測溫范圍上都是比IC要寬很多。但是在后面的參數(shù)上，溫度傳感器IC的優(yōu)勢明顯。

March HU說：“首先從精準度來說，NTC精度較差，傳感器IC可以出廠校準到±0.1℃的絕對精度；第二，在線性度方面，NTC溫度和電阻的對應(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的問題；第三，在接口方面，傳感器IC使用簡單，可支持I2C/SMBUS, I3C, SPI, UART等通用接口，實現(xiàn)multi-drop的拓撲結(jié)構(gòu)。但NTC只支持Point to Point，每個NTC測溫都需要占用一路ADC通道，或者使用模擬開關(guān)進行通道切換。”

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)等幾個方面做了詳細介紹。

March HU稱，“很多客戶做技術(shù)交流的時候會對IC的測量原理、內(nèi)部組成感興趣，其實本質(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極，伏安曲線就是右上方這幅圖。導通之后，電流會隨著電壓快速上升，此外會有一個反向飽和電流，長期比較小，到達擊穿電壓也會被擊穿?！?/p>

“從圖中可看出，當溫度上升，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。當然要把它做成一個非常準確的溫度傳感器，不僅僅是這樣一個原理，需要有更多細節(jié)上的考量?！盡arch HU補充說。

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，它測量的就是芯片本身的環(huán)境溫度；Local + Remote的特點是可以測量多個物理位置的溫度，首先通過內(nèi)部PN結(jié)測量芯片本體環(huán)境溫度，還可以通過外接三極管的方式測量其它物理位置的溫度；Temperature Switch主要進行溫度閾值報警，可用作電源保護；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。”

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認為，包括測量溫度范圍、測量精度、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強調(diào)，熱響應(yīng)時間（Response time）也是越來越多客戶關(guān)注的重點。因為測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能力如何。

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

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，申矽凌為什么還要在2012年入局這個行業(yè)？

March HU表示，因為申矽凌溫度傳感器IC在完全兼容國外廠商對應(yīng)產(chǎn)品的引腳封裝和固件驅(qū)動的基礎(chǔ)上，可以做到更好的性能。對比國外廠商的器件，申矽凌可以在“精準度”核心指標上做更好。此外申矽凌產(chǎn)品的分辨率會做得更低、功耗更低、Vcc支持范圍更寬、接口傳輸速率會更高……

March HU還說，申矽凌專注于高性能可靠的溫度測量芯片，配合更高的性價比和客戶服務(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，汽車是一個比較熱門的賽道，申矽凌會將一些符合工規(guī)質(zhì)量較好的、大規(guī)模使用的產(chǎn)品做車規(guī)的認證，目前已經(jīng)有客戶在采購并使用申矽凌車規(guī)級溫度傳感器芯片。但我們沒有對此做額外宣傳，因為我們首先要做的是把質(zhì)量做好。

最后，March HU對本次演講做了總結(jié)，他表示，“申矽凌在做溫度傳感器產(chǎn)品線時，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，申矽凌還有包括對性能要求更高的產(chǎn)品等更細分的品類。這些品類的產(chǎn)品更將體現(xiàn)申矽凌較強的設(shè)計優(yōu)勢。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候，第一時間想到申矽凌這家國產(chǎn)廠商，希望大家知道我們在用心地去把溫度傳感器品類做得非常健全與強大，這是我們想傳遞給大家的?！?/p>

（校對/孫樂）

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