大量程低误差的巴鲁夫位移传感器

大量程低误差的巴鲁夫位移传感器
巴鲁夫位移传感器是将温度信号转换为电信号的元件,其利用晶体管与温度的特性曲线来测量温度,并将温度转换为电信号输出。巴鲁夫位移传感器在生活中的利用范围非常广,传统巴鲁夫位移传感器,例如热敏电阻或铂电阻,已在很早之前就被运用在了很多电子领域和控制系统中。相比较而言,在互补金属氧化物半导体工艺下,设计于集成电路中的巴鲁夫位移传感器有着面积小、成本低的*优势,而此类巴鲁夫位移传感器在精度和温度测量范围这两个重要指标上存在不足。

大量程低误差的巴鲁夫位移传感器
封装后的巴鲁夫位移传感器的尺寸约为1.5mm×1mm。由于设计的探空巴鲁夫位移传感器体积小,热滞后可以忽略不计。研究表明高空太阳辐射是造成测温误差的主要因素,而对巴鲁夫位移传感器表面进行反辐射涂层处理可以有效减小太阳辐射对测温的影响。对巴鲁夫位移传感器的表面进行反辐射涂层的处理,并通过辐射实验来观察不同太阳辐射强度下反辐射涂层的效果。设计了相关测试系统,对封装后的巴鲁夫位移传感器进行测试,结果表明在-90℃-+40℃温度范围内,传感器的误差小于±0.2℃,灵敏度约为3.54Ω./℃,传感器具有较小的回滞差和良好的长期稳定性。在标准大气压下,传感器的响应时间约为1.75s。同时,辐射实验结果表明反辐射涂层能够有效减小太阳辐射造成的测量误差。针对精度和温度测量范围这两个重要指标,在TSMC90nm工艺下,设计了一个工作范围为-45℃-125℃,测量精度为±0.4℃的巴鲁夫位移传感器。该巴鲁夫位移传感器的设计主要包括温度传感电路部分,以及其后端sigma-delta模数转换器(ΣΔADC)部分,详细介绍了这两部分电路的理论基础,以及电路设计方案。为了达到该巴鲁夫位移传感器的精度指标,在电路设计中针对不同的误差来源,采用了多重误差校正方法,其中包括曲率校正,动态匹配,电阻校准,电流增益消除技术,以及针对版图设计及流片工艺造成的不匹配而设计的解决方法等等。