补偿热检测二极管的理想因数和串联电阻差异

当使用外部热二极管测量温度时，温度测量的精度取决于外部二极管的特性。影响测量精度的两个关键参数是理想因数和串联电阻。本应用笔记解释了这些参数对远程温度传感器测量的影响，并讨论了如何确定其影响的补偿因子。

使用“远端二极管”温度传感器测量温度的最常见方法是强制两个不同的电流通过二极管，通常电流比约为10：1。在每个电流水平下测量二极管的电压，并根据以下公式计算温度：¹

其中：
IH是较大的二极管偏置电流。
IL是较小的二极管偏置电流。
VH是 IH 流动时的二极管电压。
VL是 IL 流动时的二极管电压。
n是二极管的理想因数（标称值为1，但随处理而变化）。
k 是玻尔兹曼常数 （1.38 × 10-23焦耳/千）。
T 是以 K 为单位的温度，
q 是电子的电荷 （1.60 × 10-19C)

如果 = 10，则可以

简化为：

VH- 五L= 1.986 × 10-4× πT

理想因子校正

请注意，温度读数的准确性取决于 n 的值。如果远程二极管传感器设计为使用特定值为n的二极管产生正确的读数，则更改为具有不同理想因子的二极管将改变表观测量温度。

理想因子差异的校正如下。假设远端二极管传感器设计用于标称理想因数n名义，用于测量具有不同理想因数 n 的二极管的温度实际.测得温度，T量过的，可以使用以下方法进行更正：

其中 T 是以 K 为单位的温度。

大多数用于CPU的远程二极管温度传感器设计用于在理想因数为1.008的情况下产生准确的温度数据。一些较新的CPU热检测二极管具有较低的理想因数。要将针对理想因子为 1.008 的 CPU 与理想因子为 1.0021 的 CPU 一起使用，可以按如下方式校正数据（假设没有串联电阻）：

对于 85°C （358.15K） 的实际温度，测得的温度将为 82.91°C （356.06K），误差为 -2.09°。请注意，误差与绝对温度成正比。在125°C时，误差增加到-2.32°。

串联电阻校正

其中一个二极管中的串联电阻会产生额外的误差。对于Maxim远程温度传感器中使用的10μA和100μA标称二极管电流，测量电压的变化为：

RS（100μA - 10μA） = 90μA × RS

由于1°C对应于198.6μV，串联电阻产生的温度失调为：

假设被测二极管的串联电阻为3.86Ω。串联电阻的失调量为：

3.86Ω × 0.453°C/Ω = 1.75°C

如果二极管的理想因数为1.0021，串联电阻为3.86Ω，则总失调可按如下方式计算。将串联电阻校正与理想因子校正相结合，我们有：

1.75°C - 2.09°C = -0.34°C

这适用于85°C的二极管温度。 因此，在这种情况下，串联电阻和理想因子的影响部分相互抵消。

请注意，如果二极管偏置电流不同，串联电阻的影响将成比例变化。例如，一些远端温度传感器的二极管偏置电流是Maxim远程传感器的两倍或更多。由此产生的温度误差可能比Maxim传感器观察到的温度误差大两度或更多度。

一些温度传感器在其远端二极管检测电路中包括自动串联电阻消除功能。启用此功能后，这些传感器以三个或四个不同的电流电平偏置外部二极管，并使用由此产生的电压测量值来消除温度计算中串联电阻的影响。MAX6654和MAX6690温度传感器具有单通道远端通道，可选串联电阻消除功能。多个多通道远程传感器，包括MAX6602、MAX6689、MAX6697、MAX6698和MAX6699，在其中一个远端通道上具有串联电阻消除功能。 MAX6581具有7个远程通道，所有远程通道均具有串联电阻消除功能。

¹该二极管不像1N4001那样是双引线整流器或信号二极管。这种二极管不能与远端二极管温度传感器配合使用。相反，二极管实际上是一个作为二极管连接的双极晶体管。如果晶体管是分立单元，则应将其基极和集电极连接在一起。如果晶体管是基板PNP，则集电极将接地，基极和发射极用作阴极和阳极。当本文档中使用“二极管”时，它是指上述二极管连接的晶体管。

审核编辑：郭婷