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公開番号2024108176
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-13
出願番号2023012383
出願日2023-01-31
発明の名称温度センサ
出願人エイブリック株式会社
代理人
主分類G01K 7/01 20060101AFI20240805BHJP(測定;試験)
要約【課題】微小な温度変化を測定可能でありながらも低コストで温度センサを提供する。
【解決手段】温度センサ1は、感温素子(PN接合素子)であるダイオード5と、ダイオード5に少なくとも2つの異なる順方向電流を供給する可変電流源10と、ダイオード5の順方向電圧を増幅するアンプ6と、を備え、可変電流源10は、基準電圧を出力する基準電圧源7と、基準電圧が入力され定電圧を出力するバッファ8と、定電圧で駆動する少なくとも2つの異なる抵抗値を有する可変抵抗9と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
感温素子であるＰＮ接合素子と、
前記ＰＮ接合素子に少なくとも２つの異なる順方向電流を供給する可変電流源と、
前記ＰＮ接合素子の順方向電圧を増幅するアンプと、を備え、
前記可変電流源は、
基準電圧を出力する基準電圧源と、
前記基準電圧が入力され定電圧を出力するバッファと、
前記定電圧で駆動する少なくとも２つの異なる抵抗値を有する可変抵抗と、
を備えることを特徴とする温度センサ。
続きを表示（約 650 文字）【請求項２】
前記基準電圧源は、
前記ＰＮ接合素子より高い順方向電圧となる直列ＰＮ接合素子群と、
前記直列ＰＮ接合素子群に順方向電流を供給する定電流源と、を備え、
前記直列ＰＮ接合素子群の順方向電圧の合計が前記基準電圧
であることを特徴とする請求項１に記載の温度センサ。
【請求項３】
前記バッファは、ソースフォロワ
であることを特徴とする請求項１又は２に記載の温度センサ。
【請求項４】
前記バッファは、出力が反転入力に接続された第２のアンプ
であることを特徴とする請求項１又は２に記載の温度センサ。
【請求項５】
前記バッファは、出力が反転入力に接続され、差動ペアが非対称の差動アンプ
であることを特徴とする請求項１又は２に記載の温度センサ。
【請求項６】
感温素子であるＰＮ接合素子と、
前記ＰＮ接合素子に少なくとも２つの異なる順方向電流を供給する可変電流源と、
前記ＰＮ接合素子の順方向電圧を増幅するアンプと、を備え、
前記可変電流源は、
定電圧を出力するバッファと、
前記定電圧で駆動する少なくとも２つの異なる抵抗値を有する可変抵抗と、を備え、
前記バッファは、非反転入力が前記可変抵抗と前記ＰＮ接合素子の接続点に接続され、出力が反転入力に接続され、差動ペアが非対称の差動アンプ
であることを特徴とする温度センサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度センサに関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
様々な用途で用いられる温度センサは、温度を正確に測定することが求められている。温度を正確に測定するためには、例えば、温度測定における誤差が生じないように、誤差の要因となるものをできるだけ取り除くことが望ましい。
【０００３】
図６は、感温素子であるダイオードの飽和電流のばらつきの影響を取り除いた従来の温度センサを示す回路図である。従来の温度センサは、１つのダイオードに２つの異なる電流値の順方向電流を流した時の、それぞれの順方向電圧を増幅した電圧の差分から温度を求める（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ダイオードに順方向電流Ｉを流した時の順方向電圧Ｖｆは、次式で表される。
Ｖｆ＝（ｋＴ／ｑ）＊ｌｎ（Ｉ／Ｉｓ）…（１）
（ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｑは電子電荷、Ｉｓは飽和電流）
【０００５】
式（１）よりダイオードの順方向電圧Ｖｆは、順方向電流Ｉ＝Ｉ１の時をＶｆ１、Ｉ＝Ｉ２の時をＶｆ２とすると、次のようになる。
Ｖｆ１＝（ｋＴ／ｑ）＊ｌｎ（Ｉ１／Ｉｓ）…（２）
Ｖｆ２＝（ｋＴ／ｑ）＊ｌｎ（Ｉ２／Ｉｓ）…（３）
【０００６】
順方向電圧Ｖｆ１及びＶｆ２は、それぞれ増幅率Ａのアンプによって増幅される。アンプの出力電圧は、それぞれＶｏ１、Ｖｏ２とすると、次のようになる。
Ｖｏ１＝Ａ＊（ｋＴ／ｑ）＊ｌｎ（Ｉ１／Ｉｓ）…（４）
Ｖｏ２＝Ａ＊（ｋＴ／ｑ）＊ｌｎ（Ｉ２／Ｉｓ）…（５）
【０００７】
順方向電流Ｉ１及びＩ２の比をＮ：１とすると、アンプの出力電圧の差ΔＶｏは、次のようになる。
ΔＶｏ＝Ｖｏ１－Ｖｏ２＝Ａ＊（ｋＴ／ｑ）＊ｌｎ（Ｎ）…（６）
【０００８】
式（６）でＩｓの項が消去されることから、ダイオードの飽和電流Ｉｓのばらつきの影響が取り除かれていることがわかる。絶対温度Ｔは、次のようになる。
Ｔ＝ｑ＊ΔＶｏ／｛ｋ＊Ａ＊ｌｎ（Ｎ）｝…（７）
【０００９】
よって、アンプの出力電圧Ｖｏ１及びＶｏ２を電圧計で測定し、式（７）を用いれば温度を求めることができる。
【００１０】
しかしながら、順方向電流Ｉ１とＩ２の切り替えを、通常数％の製造ばらつきを有するＭＯＳトランジスタで構成された電流源のカレントミラーのミラー比の切り替えで行う場合、電流値はＭＯＳトランジスタの製造ばらつきの影響を受けてしまう。例えば、Ｉ１／Ｉ２＝Ｎ＝２の時のばらつきを±３％とすると、Ｎのばらつきの上限Ｎｍａｘ、下限Ｎｍｉｎは、それぞれ次のようになる。
Ｎｍａｘ＝２*（１＋０．０３)＝２．０６
Ｎｍｉｎ＝２*（１－０．０３)＝１．９４
（【００１１】以降は省略されています）

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