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目录 1

绪论 1

第一章 半导体温敏器件的物理基础 8

1.1 半导体导电性的温度特性 8

1.1.1 能带与半导体导电性 8

1.1.2 本征半导体的导电性与温度的关系 12

1.1.3 杂质半导体的导电性与温度的关系 15

1.1.4 简并半导体和杂质带电导 24

1.1.5 极低温度下的跳跃电导 27

1.2.1 载流子的产生-复合 28

1.2 载流子的产生-复合与输运过程 28

1.2.2 表面产生-复合 32

1.2.3 载流子的扩散与电流密度方程 33

1.2.4 连续性方程 35

1.3 二极管的电流-电压及温度特性 36

1.3.1 关于PN结的定性讨论 36

1.3.2 理想PN结的电流-电压及温度特性 40

1.3.3 实际二极管的特性及影响因素 45

1.4 晶体管电流-电压及温度特性 56

1.4.1 理想晶体管结构和特性 56

1.4.2 实际晶体管的特性及影响因素 65

1.4.3 电流增益及其温度特性 67

1.5 闸流晶体管的电流-电压及温度特性 73

1.5.1 闸流晶体管的结构和工作原理 73

1.5.2 静态电流-电压特性 75

1.5.3 温度特性 80

1.5.4 dV/dt效应 81

1.6 传热学基础与器件的热学特性 83

1.6.1 传热的基本方式 83

1.6.2 导热与热阻 84

1.6.3 自热效应与结型器件的热学模型 87

1.6.4 弛豫过程与热时间常数 90

参考文献 92

第二章 温敏二极管及其应用 94

2.1 工作原理 94

2.2 基本特性 96

2.2.1 不同电流模式下的VF-T关系 96

2 .2.2 VF-T关系的线性 98

2.2.3 灵敏度特性 100

2.2.4 自热特性 102

2.2.5 低温特性 103

2.2.6 磁场的影响 107

2.3 基本电路 108

2.3.1 恒流源电路 108

2.3.2 简单的串联电路 110

2.3.3 电桥电路 111

2.4 互换性 112

2.4.1 互换性及互换误差 112

2.4.2 解决互换性的方法 115

2.5 设计、工艺与稳定性 116

2.5.1 设计考虑 116

2.5.2 材料与结构 117

2.5.3 工艺 120

2.5.4 长期稳定性 124

2.6.1 基本参数 125

2.6 参数与特性曲线及其测试 125

2.6.2 主要特性曲线 127

2.6.3 测试方法与装置 128

2.6.4 参数的测定 129

2.6.5 特性曲线的测试与描绘 130

2.7 几种主要的温敏二极管 131

2.7.1 硅温敏二极管 131

2.7.2 砷化镓温敏二极管 133

2.7.3 碳化硅温敏二极管 135

2.7.4 与其它温敏元器件的比较 136

2.8 典型应用 140

2.8.1 锗温敏二极管温度计 141

2.8.2 高精度数字温度计 143

2.8.3 简易桥式温度计 144

2.8.4 频率输出温度传感器 144

2.8.5 简易温度调节器 146

2.8.6 晶体管的温度补偿 147

2.8.7 热电偶冷端温度补偿器 148

2.8.8 气体点火器 148

2.8.9 低温液体液位传感器 149

2.8.10 低温液体液位调节系统 151

参考文献 152

3.1 工作原理和基本电路 153

第三章 温敏晶体管及其应用 153

3.1.1 基极-发射极电压的温度特性 154

3.1.2 基本电路 155

3.2 本征非线性与线性化 158

3.2.1 本征非线性 158

3.2.2 不同反馈函数的线性化效果 160

3.2.3 一种实用的线性化设计 163

3.3 温敏差分对管 165

3.3.1 电流阶跃法 165

3.3.2 温敏差分对管和电路 167

3.4.1 基本参数和特性曲线 169

3.4 参数和特性曲线 169

3.4.2 MTS系列参数和特性曲线 170

3.4.3 MMBTS系列参数和特性曲线 173

3.5 温敏晶体管的选择与互换性 176

3.6 材料、工艺与结构设计 180

3.6.1 材料和工艺 180

3.6.2 管芯设计 181

3.6.3 封装与探头结构 182

3.7 晶体管温度传感器 185

3.7.1 整体结构 185

3.7.2 自热与工作电流的选择 187

3.7.3 传感器定标 188

3.8 典型应用 189

3.8.1 基本晶体管温度传感器 189

3.8.2 桥式晶体管温度传感器 190

3.8.3 温差传感器 192

3.8.4 精密晶体管温度计 193

3.8.5 精密晶体管温度传感器 195

3.8.6 简易对管温度传感器 197

3.8.7 对管温度传感器 199

3.8.8 频率输出温度传感器 202

参考文献 203

第四章 集成电路温度传感器及其应用 204

4.1 PTAT核心电路 205

4.2 温度补偿与摄氏（华氏）温度传感器 209

4.2.1 零输出温度与温度补偿 209

4.2.2 本征带隙参考电压源 211

4.2.3 本征参考电流及其电路应用 211

4.3 工艺、定标和封装 215

4.3.1 制造工艺 215

4.3.2 定标和电阻微调 216

4.3.3 封装 220

4.4.1 电路分析与设计考虑 223

4.4 四端温度传感器及其应用 223

4.4.2 基本参数规范 226

4.4.3 封装与热学特性 227

4.4.4 典型应用 230

4.5 三端温度传感器及其应用 236

4.5.1 性能特点 236

4.5.2 电路分析与设计 237

4.5.3 基本参数规范 238

4.5.4 典型应用 240

4.6 摄氏温度传感器及其应用 250

4.6.1 性能特点 250

4.6.2 电路分析与设计 251

4.6.3 典型应用 255

4.7 高灵敏度温度传感器 257

4.7.1 电路原理和设计考虑 258

4.7.2 设计计算 260

4.7.3 参数规范 260

4.7.4 典型应用 261

4.8 电流输出型温度传感器 262

4.8.1 性能特点 262

4.8.2 电路分析与设计 263

4.8.3 版面设计 265

4.8.4 电学特性 266

4.8.5 电参数规范 268

4.8.6 封装与热学特性 270

4.8.7 误差与校正 271

4.8.8 典型应用 274

参考文献 282

第五章 温敏闸流晶体管及其应用 284

5.1 工作原理、结构和基本电路 284

5.1.1 基本原理 284

5.1.2 开关温度的控制 286

5.1.3 结构 288

5.1.4 基本电路 289

5.2 基本特性 291

5.2.1 正向开关电压的温度特性和开关温度 291

5.2.2 dV/dt特性 294

5.3 基本参数和特性曲线 297

5.3.1 基本参数 297

5.3.2 主要特性曲线 297

5.3.3 TT201系列的基本参数和特性曲线 298

5.4 设计与制造 314

5.4.1 设计的整体考虑 314

5.4.2 离子注入技术 316

5.4.3 开关温度的设计 320

5.4.4 制造工艺 325

5.5 特点和使用方法 328

5.5.1 温敏闸流晶体管的特点 328

5.5.2 使用方法 329

5.6 应用 334

5.6.1 应用电路 334

5.6.2 应用实例 340

5.7 研究和开发动态 347

5.7.1 综述 347

5.7.2 几种组合化、功能化和集成化器件 348

参考文献 357