PN结温度传感器测温实验

实验三 PN结温度传感器测温实验

实验目的：了解PN结温度传感器的特性及工作情况。

所需部件：主、副电源、可调直流稳压电源、-15V稳压电源、差动放大器、电压放大器、F/V

表、加热器、电桥、温度计。

旋钮初始位置：直流稳压电源±6V档，差放增益最小逆时针到底（1倍），电压放大器幅度

最大4.5倍。

实验原理：晶体二极管或三极管的PN结电压是随温度变化的。例如硅管的PN结的结

电压在温度每升高1℃时，下降约2.1mV，利用这种特性可做成各种各样的PN结温度传感器。它具有线性好、时间常数小（0.2～2秒），灵敏度高等优点，测温范围为-50℃～+150℃。其不足之处是离散性大互换性较差。

实验步骤：(1)了解PN结，加热器，电桥在实验仪所在的位置及它们的符号。

(2)观察PN结传感器结构、用数字万用表“二级管”档，测量PN结正反向的结电

压，得出其结果。

(3)把直流稳压电源V+插口用所配的专用电阻线（51K）与PN结传感器的正向端

相连，并按图37接好放大电路，注意各旋钮的初始位置，电压表置2V档。

图 三

（4）开启主、副电源，调节W1电位器，使电压表指示为零，同时记下此时水银温度计的室温值（△t）。

（5）将-15V接入加热器（-15V在低频振荡器右下角），观察电压表读数的变化，因PN结温度

传感器的温度变化灵敏度约为：-2.1mV/℃。随着温度的升高，其：PN结电压将下降△V，该△V电压经差动放大器隔离传递（增益为1），至电压放大器放大4.5倍，此时的系统灵敏度S≈10mV/℃。待电压表读数稳定后，即可利用这一结果，将电压值转换成温度值，从而演示出加热器在PN结温度传感器处产生的温度值（△T）。此时该点的温度为△T+△t。

注意事项：（1）该实验仅作为一个演示性实验。

（2）加热器不要长时间的接入电源，此实验完成后应立即将-15V电源拆去，以免影响梁上的

应变片性能。

课后问题：（1）分析一下该测温电路的误差来源。

（2）如要将其作为一个0～100℃的较理想的测温电路，你认为还必须具备哪些条件？

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（1） 将电桥中1 与直流稳压电源中1相连，电桥中2与差动放大器中2相连，电桥中3与差动放大器中3相连； （2） 差动放大器中1与PN结中1相连，PN结中1与直流稳压电源1又用51K电阻线相连，PN结中2与直流稳压电

源2相连；

（3） 差动放大器中的4与电压放大器中的4相连，电压放大器中的7接F/V表的Vi孔； （4） 当接入-15伏电压接入加热器时，低频振荡器的8与加热6相连，加热5与地相连。

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