Автоматизированная система изучения тепловых режимов устройств ЭВС — страница 7

  • Просмотров 11845
  • Скачиваний 80
  • Размер файла 634
    Кб

данной задачи. Таким образом, весьма важным является проведение экспериментальных исследований. Для проведения исследований теплового режима в критичных точках конструкции (на наиболее термочувствительных элементах) устанавливаются датчики температур, выходы которых коммутируются на различные электронные устройства. Существует множество способов измерения температуры самыми различными датчиками, работа которых

основана на различных принципах [4]. В качестве датчиков для измерения температуры приборы на pn – переходах (диоды, транзисторы), термопары, терморезисторы (термисторы), интегральные датчики температуры и др. Кратко рассмотрим те из них, которые могут быть применены в устройствах для изучения тепловых режимов ЭВМ. Эффект зависимости pn – перехода от температуры, нежелательный в большинстве применений, широко используется в

измерении температуры. Датчики на pn – переходах характеризуются линейной зависимостью выходного сигнала от температуры, но, как и всякие полупроводниковые устройства работоспособны только в ограниченном интервале температур. На рис. 2.1 изображена вольт-амперная характеристика кремниевого диода для средних значений токов. Прямой ток диода пределяется выражением: , (2.1) где I – ток через диод, V – приложенное напряжение; Is –

обратный ток насыщения (функция температуры); k – постоянная Больцмана; q – величина заряда электрона. Рисунок 2.1 – Вольт – амперная характеристика кремниевого диода Выполняя в уравнении (2.1) соответствующие подстановки и разрешая его относительно V, получим , (2.2) где М – некоторая независящая от температуры константа и Eg – ширина запрещенной зоны в кремнии при Т=0К. Согласно (2.2), напряжение на диоде линейно зависит от

теипературы. Транзистор также является хорошим датчиком температуры. При фиксированном токе коллектора напряжение база – эмиттер транзистора линейным образом зависит от температуры. На рисунке 2.2 показана простая термочувствительная схема, используемая для получения выходного напряжения, пропорционального абсолютной температуре. Для идентичных кремниевых транзисторов VT1и VT2 пренебрегая их базовыми токами по сравнению с

токами коллекторов, получаем , (2.3) , , Рисунок 2.2 – Термочувствительная схема с выходным напряжением, пропорциональным абсолютной температуре Очевидно, что падение напряжения на резисторе R1 пропорционально абсолютной температуре и изменяется линейно, пока отношение Ic1/Ic2 остается постоянным. Этот способ контроля температуры реализован в ИС LX5700 фирмы National Semiconductor [5]. Рабочий интервал температур – от –50 до +1250С, чувствительность