Hallo, Ich baue gerade mit einer Simulationssoftware Halbleiter-Temperatursensoren auf. Bei der Simulation ist mir Aufgefallen, das die Widerstände sehr genau sein müssen. Zum Beispiel habe ich ein Widerstand wie 415,67 ohm. Dazu hätte ich zwei fragen: Werden diese Art von Temperatursensoren in IC's verbaut? Wenn Ja, ist es dann nicht egal das darin die Widerstände so genau sind und nicht der E-reihe entsprechen? (weil dann die Widerstände speziell für diesen Ic gefertigt werden) Danke
Kannst du mal erklären was du meinst? Was ist EIN "Halbleiter-Temperatursensor"? Ich kenne ein paar mehr Typen. Ohne konkreter zu werden wird dir keiner helfen können.
> Dazu hätte ich zwei fragen: Das Kommunikationsmittel der Etechnik ist der Schaltplan. Also solltest du in deinem Falle auch einen liefern. > Wenn Ja, ist es dann nicht egal das darin die Widerstände so genau sind > und nicht der E-reihe entsprechen? (weil dann die Widerstände speziell Es gibt viele ICs und viele Loesungsmoeglichkeiten: 1. Man kann bei der Herstellung mit einem Laser Widerstaende abgleichen. 2. Man kann bei der Herstellung Temperaturen messen und die Kalibrierwerte in einen Speicher schreiben. 3. Man fummelt es irgendwie hin und schreibt ins Datenblatt das die Genauigkeit nur +/- 2Grad betraegt. 4. Man sortiert die Ausbeute und verkauft die Teile in unterschiedlichen Genauigkeitsklassen. Olaf
Stefan M. schrieb: > Werden diese Art von Temperatursensoren in IC's verbaut? Welche denn, es gibt mehrere Arten von ""Halbleiter-Temperatursensoren". Silizium-PTC ? Nein. Siliziumdioden-Vorwärtsspanning ? Ja, aber ungenau. z.B. Temperatur der CPU. Bandgap ? Ja. z.B LM334 Stefan M. schrieb: > ist es dann nicht egal das darin die Widerstände so genau sind Na ja, auf einem Halbleiter realisierte Widerstande haben locker Toleranzen von -50% - +100% Relevant ist aber in solchen Schaltungen nicht der absolute Wert, sondern ihr relativer Bezug zueinander. Da sind sie auf dem IC besser übereinstimmend, ca. +/-10%, aber auch keine Präzisionselemente. Daher ist der Entwurf einer integrierten Schaltung, und eines Temperatursensor-ICs, eine hohe Kunst. Ein IC kann abgeglichen werden, über Lasertrimming und Zenerzapping aber das ist teuer Moderne Chips wie DS1820 oder TSIC306 nutzen daher im EEPROM gespeicherte Kalibrierungswerte.
Heisskalt schrieb: > Kannst du mal erklären was du meinst? Was ist EIN > "Halbleiter-Temperatursensor"? Ich kenne ein paar mehr Typen. Ohne > konkreter zu werden wird dir keiner helfen können. Ich meinte zum Beispiel den LM335. Ich baue gerade so eine ähnliche Schaltung auf. Dabei habe ich sehr genaue Widerstände berechnet zum Beispiel 440,35. Jetzt stellt sich für mich die frage, ob ein solcher Temperatursensor mit diesen Widerstandswerten hergestellt werden könnte oder nicht. Hatte mich mal interessiert. Wäre nett wenn jemand Infos dazu geben könnte. Danke
MaWin schrieb: > > Welche denn, es gibt mehrere Arten von > ""Halbleiter-Temperatursensoren". > > Silizium-PTC ? Nein. > > Siliziumdioden-Vorwärtsspanning ? Ja, aber ungenau. z.B. Temperatur der > CPU. > > Bandgap ? Ja. z.B LM334 > Ja ich meinte den LM334 zum Beispiel. Sehr informativ danke
Stefan M. schrieb: > Dabei habe ich sehr genaue Widerstände berechnet zum > Beispiel 440,35. Jetzt stellt sich für mich die frage, ob ein solcher > Temperatursensor mit diesen Widerstandswerten hergestellt werden könnte > oder nicht. Bei einem Widerstand mit TC25 kippt schon eine Temperaturänderung von einem Grad deine letzte Stelle.
Wie simulierst du denn einen Halbleiter-Temperatursensor? Dazu müsstest du doch vorher sein Verhalten kennen - und das kann meist nur mit einer Gleichung R(T) = R0 + a*T + b*T² c*T³ beschrieben werden. Bei einer ganz bestimmten Temperatur T (2-stellig mit 2 Nachkommastellen) müsste natürlich auch R(T) so etwa 4 zählende Stellen haben. Ist das für dich nicht logisch? - Dann brauchst du nicht weiter zu machen. Ikebana war in den 1960ern auch ein schönes Hobby. Da wird auch viel mehr hineininterpretiert, als man Aufwand treibt. Oder umgekehrt...
Stefan M. schrieb: > Jetzt stellt sich für mich die frage, ob ein solcher Temperatursensor > mit diesen Widerstandswerten hergestellt werden könnte oder nicht. Du vergisst offenbar ein kleines, aber entscheidendes Detail: In der Realität hat jedes physische Bauteil eine gewisse Toleranz; Nulltoleranz gibt es schlicht nicht. Dazu kommen noch, wie oben schon geschrieben, Effekte wie Temperaturabhängigkeit, Alterung, nicht-ideales Verhalten (z. B. kapazitives/induktives Verhalten eines Widerstands) usw. D. h. ein derart genauer Wert ist ohne Bestimmung der maximal möglichen Toleranz in der Schaltung sinnlos. Auf einem Halbleiter können prinzipiell alle möglichen Widerstandswerte (in physikalischen Grenzen) hergestellt werden; man ist logischerweise nicht an eine E-Reihe gebunden. Aber wie oben geschrieben sind die Toleranzen unglaublich groß. Das lässt sich z. B. mittels Laser korrigieren; dies wiederum macht die Herstellung allerdings teuer.... Also: Was ist es; was genau soll erreicht werden? Wie genau muss es sein, wie teuer und aufwendig darf es sein usw.?
Ich gehe mal davon aus, dass du einen Chip designst. Konkret hängt das natürlich von der Halbleitertechnologie ab, wie gut deine Widerstände werden und was sie für Eigenschaften haben. Generell sind die aber eher "ranzig". Du kannst potentiell jeden Widerstand realisieren. Die Halbleitertechnologie wir dir einen R_square vorgeben (Widerstand pro Quadrat). Dann kannst du quasi jeden beliebigen Widerstand durch die Abmessungen erreichen. Je nach Technologie bist du aber an gewisse Rastergrenzen gebunden. Somit ist nicht jede Abmessung realisierbar. Bspw. Kannst du die Länge/Breite nur in xx nm Schritten variieren. Die meisten Halbleitertechnologien bieten ein nachtrimmen von Widerständen mittels Laser o.ä. nicht an, da dies sehr teuer ist, und ggf. durch den Lagenaufbau auch nicht möglich ist. Der Widerstand eines "Widerstands" hängt auf dem Halbleiter von vielen Faktoren ab. Mal zwei Beispiele, was sich unter Umständen einmischt: - Orientierung des Widerstands. (horizontal oder veritkal). Je nachdem wie der Wafer in der Anlage steht etc, können sich Prozessparameter über den Wafer in beliebigen Richtungen ändern. Deine Widerstände können somit je nachdem in welcher Richtung sie liegen, anders werden. - Umgebung. Bedingt durch Unterätzungen etc... Kann ein Widerstand von seiner Umgebung beeinflusst werden. Deshalb werden oft neben präzise Widerstände Opferstrukturen gelayoutet, die sicherstellen, dass die Umgebung immer dieselbe ist und somit Fehler durch Unterätzungen, Abscheidungen etc. vergleichbar sind. Generell werden Widerstände im Halbleiter ungern für genaue Dinge verwendet. sehr häufig ist es auch nicht notwendig, dass die Widerstände sehr präzise sind: Es ist oft sehr viel wichtiger, dass gewisse Verhältnisse gegeben sind. Beispiel: Ein 0815 Stromspiegel wir durch seine Emitter-Widerstände bestimmt. Das Verhältnis der Ströme hängt nun vom Faktor R1/R2 der Widerstände ab. Ob die jetzt beide 3% mehr oder weniger haben, ist dann fast egal, solange das Vehältnis stimmt. Diese Gleichheit wird erreicht, indem die Widerstände unter anderem 1) nahe beieinander gelayoutet werden 2) in der selben Richtung liegen 3) eventuell ineinander gefaltet sind 4) ... Die absolute Genauigkeit ist meist doch eher nicht der Hammer... Aber Verhältnisse gehen sehr gut. Dazu kommt jetzt ein weiteres Problem: Widerstände unterliegen teils nicht tolerierbarem Drift. Vor allem über Temperatureinwirkung können die Widerstände massiv abdriften. In der Regel, macht das jeden Absolutwert auf Dauer kaputt. => Schaue, dass du deine Charakteristiken auf Verhältnisse und nicht auf Absolute Werte aufbaust. In hochgenauen Schaltungen ist der Stand der Technik in der Regel, wenn es die Bandbbreite zulässt, auf SC-Technologie gewandert (switched capacitor). Hierbei werden Widerstände durch geschaltene Kondensatoren ersetzt. Hauptvorteil von Kapazitäten ist: Diese unterliegen in der Regel deutlich geringeren Driftraten. Bspw. sind sämtliche Frontends in MEMS-Auswerte ICs für Gyroskope/Beschleunigungssensoren in SC-Technologie gebaut. Die Genauigkeit würde sich über Lebensdauer nie mit Widerständen realisieren lassen. Schaue dir also für deine Technologie an, wie goß die Fertigungstoleranzen sind und ob es Daten zum Lebensdauerverhalten gibt. Wenn es in den Toleranzen liegt, dann geht das alles. Wenn du allerdings auf 3 mOhm genau sein musst über 10 Jahre bis 85°C. -> Vergiss es. Wenn der Drift gering ist, können Toleranzen auch durch ein nachträgliches Trimming abgeglichen werden. Das erfordert natürlich irgendeinen abgleichbaren Mechanismus. sei es digital in der Auswertung, oder durch "Thyristor-Zapping" bspw. auf analoger Basis.
Stefan M. schrieb: > Ich meinte zum Beispiel den LM335. Stefan M. schrieb: > Ja ich meinte den LM334 zum Beispiel. Was denn nun? Beim LM335 spielt der Widerstand keine Rolle, denn: "Operates from400μA to 5 mA" Beim LM334 nimmt man irgendeinen Widerstand innerhalb des Arbeitsbereiches mit kleinem TK und gleicht dann die Kennline in Software hinter dem ADC ab. Typisch reicht ein Zweipunktabgleich Y = aX + b. Der Strom sollte möglichst klein gewählt werden, um den Fehler durch Eigenerwärmung gering zu halten.
Peter D. schrieb: > Der Strom sollte möglichst klein gewählt werden, um den Fehler durch > Eigenerwärmung gering zu halten. Die Eigenerwärmung lässt sich auch ganz erheblich reduzieren, indem der Sensor nicht mit 100% Duty-Cycle betrieben wird.
Peter D. schrieb: > Was denn nun? Irrelevant, beides schlechte Bandgaps die eher als Temperatursensor als als Konstantstrom/Spannungsquelle dienen.
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