選擇溫度傳感產(chǎn)品也許看似小事一樁，但由于可用的產(chǎn)品多種多樣，因此這項(xiàng)任務(wù)可能令人頗感畏懼。在這篇文章中，筆者將介紹四種類型的溫度傳感器(電阻式溫度檢測(cè)器 (RTD)、熱電偶、熱敏電阻器以及具有數(shù)字和模擬接口的集成電路 (IC) 傳感器)并討論每種傳感器的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。 　　本文引用地址： 　　從系統(tǒng)級(jí)的立足點(diǎn)來看，溫度傳感器是否適合您的應(yīng)用將取決于所需的溫度范圍、準(zhǔn)確度、線性度、解決方案成本、功能、功耗、解決方案尺寸、安裝法(表面貼裝法與通孔插裝法以及電路板外安裝法)還有必要支持電路的易設(shè)計(jì)程度。 　　RTD 　　當(dāng)一邊測(cè)量RTD的電阻一邊改變它的溫度時(shí)，響應(yīng)幾乎是線性的，表現(xiàn)得像一個(gè)電阻器。如圖1所示，該RTD的電阻曲線并非完全呈線性，而是有幾度的偏差(示出了一條用作參考的直線)—— 但卻是高度可預(yù)測(cè)并可復(fù)驗(yàn)的。為了對(duì)這種輕微的非線性進(jìn)行補(bǔ)償，大多數(shù)設(shè)計(jì)人員都會(huì)對(duì)測(cè)得的電阻值進(jìn)行數(shù)字化處理，并使用微控制器內(nèi)的查找表以便應(yīng)用校正因子。這種寬溫度范圍(大約-250℃至+750℃)內(nèi)的可復(fù)驗(yàn)性和穩(wěn)定性使RTD在高精度應(yīng)用(包括在管道和大容器內(nèi)測(cè)量液體或氣體的溫度)中極為有用。 　　圖1：RTD的電阻與溫度 　　用來處理RTD模擬信號(hào)的電路的復(fù)雜度基本上根據(jù)應(yīng)用而變化。放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)等組件(這些組件會(huì)產(chǎn)生它們自己的誤差)是不可或缺的。只有當(dāng)測(cè)量必要時(shí)才給傳感器供電 —— 通過該方法您也可實(shí)現(xiàn)低功耗運(yùn)行，但這會(huì)使該電路復(fù)雜得多。而且，使傳感器通電所需的功率還會(huì)提高其內(nèi)部的溫度，從而影響測(cè)量準(zhǔn)確度。僅僅幾毫安的電流，這種自加熱效應(yīng)就會(huì)產(chǎn)生溫度誤差(這些誤差是可糾正的，但需要進(jìn)一步的斟酌考量)。另外，請(qǐng)謹(jǐn)記：線繞式鉑RTD或薄膜RTD的成本可能相當(dāng)高，尤其當(dāng)與IC傳感器的成本進(jìn)行比較時(shí)。 　　熱敏電阻器 　　熱敏電阻器是另一種類型的電阻式傳感器。有多種多樣可用的熱敏電阻器，從物美價(jià)廉的產(chǎn)品到高精度產(chǎn)品，不一而足。低成本、低精度的熱敏電阻器可執(zhí)行簡單的測(cè)量或閾值檢測(cè)功能 —— 這類電阻器需多個(gè)組件(如比較器、參考和分立式電阻器)，但非常便宜，并具有非線性的電阻-溫度屬性，如圖2所示。如果您需要測(cè)量寬范圍的溫度，您將需進(jìn)行大量的線性化處理工作。對(duì)幾個(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)可能是必要的。為實(shí)現(xiàn)更高的精度，可用更昂貴且公差更緊的熱敏電阻陣列來幫助解決這種非線性難題，但這種陣列通常比單個(gè)熱敏電阻器靈敏度低。 　　圖2：熱敏電阻器的電阻與溫度 　　因?yàn)槎嗵凕c(diǎn)系統(tǒng)增加了復(fù)雜度和成本，所以低成本熱敏電阻器一般僅用于具有少功能要求的應(yīng)用，包括烤面包器、咖啡機(jī)、電冰箱和吹風(fēng)機(jī)。此外，熱敏電阻器還會(huì)遭受自加熱問題的困擾(通常在較高溫度下，此時(shí)它們的電阻較低)。和RTD的情況一樣，尚未發(fā)現(xiàn)不能在低電源電壓下使用熱敏電阻器的根本原因 —— 但請(qǐng)記住，滿量程輸出越低，它根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)特性直接轉(zhuǎn)化成的系統(tǒng)靈敏度越低。小功率應(yīng)用還需要提高電路復(fù)雜度，以便能對(duì)噪聲引起的誤差非常敏感。熱敏電阻器可在-100°C至+500°C的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行，雖然大多數(shù)熱敏電阻器的額定 工作溫度范圍是+100°C至+150°C。 　　熱電偶 　　熱電偶包括由不同材料制成的兩根電線的接點(diǎn)。例如，J型熱電偶是由鐵和康銅制成的。如圖3所示，接點(diǎn)1位于待測(cè)量的溫度處，而接點(diǎn)2和接點(diǎn)3則被置于用LM35模擬溫度傳感器測(cè)定的不同溫度處。輸出電壓與這兩個(gè)溫度值的差大致成比例。 　　圖3：將LM35用于熱電偶冷接點(diǎn)補(bǔ)償 　　因?yàn)闊犭娕嫉撵`敏度相當(dāng)?shù)?在每攝氏度幾十微伏的量級(jí)上)，所以您將需要低偏移放大器來產(chǎn)生可用的輸出電壓。在熱電偶的工作范圍內(nèi)，溫度至電壓傳遞函數(shù)中的非線性往往需要補(bǔ)償電路或查找表，正如RTD和熱電偶一樣。然而，盡管有這些缺點(diǎn)，熱電偶仍非常流行，尤其適用于烤箱、水加熱器、窯爐、測(cè)試設(shè)備和其它工業(yè)處理 —— 原因是熱電偶的熱質(zhì)量很低且工作溫度范圍(工作溫度可擴(kuò)展至2300℃以上)很寬泛。 　　IC傳感器 　　IC傳感器可在-55°C至+150°C的溫度范圍內(nèi)工作 —— 精選的幾種IC傳感器工作溫度可高達(dá)+200°C。有各種類型的集成式IC傳感器，不過四種常見的集成式IC傳感器當(dāng)屬模擬輸出器件、數(shù)字接口器件、遠(yuǎn)程溫度傳感器以及那些具有溫控器功能的集成式IC傳感器(溫度開關(guān))。模擬輸出器件(一般是電壓輸出，但有些也具有電流輸出)在其需要ADC來對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理時(shí)像無源解決方案。數(shù)字接口器件常使用兩線接口(I2C或PMBus)，并具有內(nèi)置的ADC。 　　除了也包括一個(gè)局部溫度傳感器外，遠(yuǎn)程溫度傳感器還具有一路或多路輸入以便監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程二極管溫度 —— 它們常被置于高度集成的數(shù)字IC(例如，處理器或現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列【FPGA】)中。當(dāng)達(dá)到溫度閾值時(shí)，溫控器可提供簡單的警報(bào)。 　　使用IC傳感器有許多好處，包括：功耗低;可提供小型封裝產(chǎn)品(有些尺寸小到0.8mm×0.8mm);還可在某些應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)低器件成本。此外，由于IC傳感器在生產(chǎn)測(cè)試過程中都經(jīng)過校準(zhǔn)，因此沒有必要進(jìn)一步校準(zhǔn)。它們通常用于健身跟蹤應(yīng)用、可佩戴式產(chǎn)品、計(jì)算系統(tǒng)、數(shù)據(jù)記錄器和汽車應(yīng)用。 　　經(jīng)驗(yàn)豐富的電路板設(shè)計(jì)人員將根據(jù)終產(chǎn)品要求來使用合適的解決方案。表1展示了每種溫度傳感器的相對(duì)優(yōu)勢(shì)/劣勢(shì)。 　　表1：RTD、熱敏電阻器、熱電偶和IC傳感器的相對(duì)優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)

　　集成電路被喻為現(xiàn)代工業(yè)的“糧食”，是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心，是支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和保障 的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，被確定為 戰(zhàn)略先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。 　　經(jīng)過多年發(fā)展，我國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈已具有一定規(guī)模，但是關(guān)鍵器件還依賴國外進(jìn)口。據(jù)海關(guān)總署數(shù)據(jù)顯示，2017年我國集成電路進(jìn)口額達(dá)2601億美元，而出口僅為669億美元。 　　受“中興事件”和“中美貿(mào)易戰(zhàn)”的影響，我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展再次成為媒體及行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。在進(jìn)一步拉大的集成電路貿(mào)易逆差面前，我國集成電路產(chǎn)業(yè)自主可控的戰(zhàn)略可謂勢(shì)在必行。 　　為減少對(duì)外依賴，提高我國集成電路產(chǎn)業(yè)的整體競爭力， 和地方政府都在紛紛加碼支持集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展。3月28日，財(cái)政部等四部門發(fā)布了《關(guān)于集成電路生產(chǎn)企業(yè)有關(guān)企業(yè)所得稅政策問題的通知》，規(guī)定符合相關(guān)條件的集成電路生產(chǎn)企業(yè)，多可享受“五免五減半”企業(yè)所得稅，為我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供財(cái)政上的支持。 　　繼4月13日河北省財(cái)政廳發(fā)布《轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)于集成電路生產(chǎn)企業(yè)有關(guān)企業(yè)所得稅政策問題通知》后，5月14日，河北省政府辦公廳發(fā)布《河北省人民政府辦公廳關(guān)于加快集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實(shí)施意見》，強(qiáng)化對(duì)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策支持。 　　2017年9月，杭州市政府印發(fā)《杭州市集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，提出“到2020年底，全市集成電路產(chǎn)業(yè)主營業(yè)務(wù)收入力爭達(dá)到500億元”的發(fā)展目標(biāo);近日，杭州市政府再次發(fā)布《杭州市進(jìn)一步鼓勵(lì)集成電路產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展的專項(xiàng)政策》，進(jìn)一步扶持和鼓勵(lì)集成電路產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展。 　　在 和地方政府的強(qiáng)力支持之下，我國集成電路產(chǎn)業(yè)也得到了加快發(fā)展。日前，從 發(fā)展和改革委員會(huì)獲悉，2018年1-5月份，我國集成電路制造業(yè)投資增長28.1%。 　　集成電路產(chǎn)業(yè)作為一個(gè)裝備與工藝高度融合的產(chǎn)業(yè)，其設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)、材料設(shè)備等每個(gè)環(huán)節(jié)都至關(guān)重要。因此，在集成電路產(chǎn)業(yè)建設(shè)初期，勢(shì)必為相關(guān)儀器儀表企業(yè)帶來新的商機(jī)。 　　日前，福建省晉華集成電路有限公司通過中國電子進(jìn)出口有限公司進(jìn)行了一系列國際公開競爭性招標(biāo)。招標(biāo)產(chǎn)品包括聚焦離子束顯微鏡、球差校正穿透式電子顯微鏡、掃描式電子顯微鏡、電感耦合等離子體串聯(lián)質(zhì)譜儀、全反射X射線熒光分析儀以及其他半導(dǎo)體晶圓檢測(cè)儀器設(shè)備等，共計(jì)80余包。所招標(biāo)采購的儀器設(shè)備將用于新建12吋內(nèi)存晶圓廠生產(chǎn)線FAB1生產(chǎn)線。 　　此外，集成電路產(chǎn)業(yè)在大發(fā)展的同時(shí)，也推動(dòng)了我國集成電路封裝測(cè)試業(yè)的發(fā)展。7月6日晚，華天科技發(fā)布公告稱，為進(jìn)一步完善產(chǎn)業(yè)布局，擬在南京投資新建集成電路先進(jìn)封測(cè)產(chǎn)業(yè)基地項(xiàng)目。項(xiàng)目總投資80億元，分三期建設(shè)，主要進(jìn)行存儲(chǔ)器、MEMS、人工智能等集成電路產(chǎn)品的封裝測(cè)試。 　　封裝測(cè)試是集成電路產(chǎn)業(yè)鏈必不可少的環(huán)節(jié)，而對(duì)集成電路進(jìn)行封裝測(cè)試，則離不開集成電路測(cè)試儀器。集成電路測(cè)試儀器種類很多，包括直流參數(shù)測(cè)試儀、交流參數(shù)測(cè)試儀、功能測(cè)試儀等等。 　　集成電路測(cè)試儀器是對(duì)集成電路進(jìn)行測(cè)試的專用儀器設(shè)備，是保證集成電路性能、質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備。因此，集成電路測(cè)試儀器在集成電路測(cè)試中受到很多封裝測(cè)試企業(yè)的重視。隨著集成電路封裝測(cè)試業(yè)的發(fā)展，集成電路測(cè)試儀器設(shè)備將迎來大批量的采購需求。 　　另外，集成電路作為儀器儀表的上游產(chǎn)業(yè)，是儀器儀表的重要組成部分，在很多儀器儀表中都會(huì)用到集成電路，可以說是儀器儀表設(shè)備的核心器件。因此，集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不僅能帶動(dòng)對(duì)相關(guān)儀器儀表的需求，也能推動(dòng)儀器儀表設(shè)備的國產(chǎn)化進(jìn)程。 　　集成電路產(chǎn)業(yè)和封裝測(cè)試業(yè)的發(fā)展，為儀器儀表企業(yè)提供了一個(gè)新的發(fā)展商機(jī)。儀器儀表企業(yè)要把握機(jī)遇，提早布局，針對(duì)集成電路的多樣性研發(fā)相應(yīng)的儀器設(shè)備，助力我國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。