硅温度传感器无疑正在迅速普及，这其中不乏原因。它们结构简单，无需深入的热设计知识，却集成了多种功能，使设计人员能够灵活地为产品添加更多功能。其他原因还包括其相对低廉的价格、在整体温度传感解决方案中占用空间小，以及与其他技术相比具有降低能耗的潜力。此外，最新一代硅传感器的精度显著高于前几代产品，这或许会促使许多用户首次尝试使用硅传感器。无论出于何种原因考虑使用硅温度传感器，了解三种不同类型的硅传感器、它们的逻辑输出、电压输出或串联输出，以及每种类型在特定应用中的优势都至关重要。.硅传感器，带电压输出
电压输出型温度传感器的工作原理与热敏电阻类似，而热敏电阻可能是应用最广泛的温度传感器件。.
热敏电阻的阻值随温度变化而变化。PTC（正温度系数）热敏电阻的阻值会随着温度升高而增大，而NTC（负温度系数）热敏电阻的阻值会随着温度升高而减小。.
具有电压输出的温度传感器可提供与温度成正比的输出电压，典型温度系数为 6.25 mV/°C、10 mV/°C 或 19.5 mV/°C。温度-
电压转换器可检测 -55°C 至 +150°C 的温度，并具有温度偏移功能，无需负电源电压即可读取负温度。典型工作电流值在几十微安的量级，可最大限度地减少自发热并延长电池寿命。
与具有电压输出的硅温度传感器相比，使用热敏电阻存在一些缺点。基于热敏电阻的解决方案的功耗可能比更先进的硅基温度传感器高几个数量级，而且热敏电阻是非线性的，因此其温度范围有限。根据应用的温度范围，基于热敏电阻的解决方案可能还需要外部电路，这会增加电路板空间并提高总体成本。
相比之下，硅基解决方案在-55°C至+150°C的温度范围内具有高度线性，并且采用SC70封装。因此，总体而言，硅可以提供比热敏电阻更小、更便宜、更低功耗的解决方案。
带逻辑输出的硅传感器：
逻辑输出温度传感器通常像恒温器一样工作，当达到最高或最低温度限制时，会通知系统。它们有时也被称为温度开关，可用于在检测到过高或过低的温度时启动风扇或警示灯。由于输出通常不是固定的，因此当温度低于或高于设定温度时，开关可能会关闭。逻辑输出传感器通常具有几摄氏度的内置滞后，以防止输出端出现信号抖动。
使用热敏电阻时，一种实现方法是通过比较器电路。然而，这会在系统中引入误差，例如比较器的偏移和偏移漂移，这些误差需要通过调整电路中使用的电阻值以及进行一次温度调整来校准电路。.
基于硅的解决方案实施起来要简单得多，因为制造商会负责所有的调整和校准。
带串行输出的硅传感器
实现高精度、高重复性温度测量的最常用方法是使用热电偶或热电阻。然而，如图1所示，这两种方法都需要开发大型、昂贵且复杂的电路才能达到较高的温度精度或测量分辨率。.
在硅基温度传感领域，串行输出传感器在保持硅基解决方案固有的简洁性的同时，提供了最高的精度、集成度和灵活性。串行输出传感器采用两线或三线接口连接到微控制器，通常集成一个模数转换器 (ADC)，用于将内部传感元件的模拟输出转换为数字输出。Microchip 的 MCP9804 就是一个串行输出温度传感器的例子，如图 2 所示。这款高精度、高集成度的数字温度传感器采用 2 mm x 3 mm 的 DFN 封装，典型温度精度可达 0.25°C，用户可选择 0.5°C 至 0.0625°C 的测量分辨率。.
许多串行输出温度传感器还集成了用户可编程功能，例如过温或欠温报警和集成式EEPROM。这些功能可用于简化设计、提高灵活性、提升温度传感精度并降低系统总成本。.
与热电阻（RTD）和热电偶相比，串行输出温度传感器最常见的局限性在于其工作温度范围。硅温度传感器的工作温度范围通常为-55°C至+150°C，而热电阻和热电偶分别可在几百摄氏度和几千摄氏度的范围内提供精确测量。.
结论：
所有温度传感技术都有其优点和缺点，没有一种单一技术适用于所有温度传感应用。
对于工作温度范围有限的应用，热敏电阻可以提供低成本的温度传感解决方案。对于精度要求较高、温度范围超过几百摄氏度的应用，热电阻 (RTD) 可能是一个合适的选择，但它们需要精细的调谐和校准，而且成本可能高于热敏电阻或硅基传感器。如果需要测量极端温度，热电偶可能是最合适的解决方案。然而，对于绝大多数不需要测量非常宽温度范围的应用而言，硅基传感器可以显著简化设计，保持精度，并集成提高系统灵活性和性能的功能。.
参考
- Microchip Technology 应用笔记 AN897，“使用 MCP6S2X PGA 的热敏电阻温度传感”，作者：Kumen Blake 和 Steven Bible。-
Microchip Technology 应用笔记 AN895，“用于 RTD 温度传感器的振荡器电路”，作者：Ezana Haile 和 Jim Lepkowski。-
Microchip Technology 应用笔记 AN1001，“使用 PIC® 微控制器的 IC 温度传感器精度补偿”，作者：Ezana Haile。-
Microchip Technology 应用笔记 AN1154，“用于温度传感的精密 RTD 仪器”，作者：Ezana Haile。-
Microchip Technology “温度传感器设计指南”，DS21895C。
作者：
John Austin，Microchip Technology Inc.
