跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(216.73.216.208) 您好!臺灣時間:2025/10/03 05:16
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:賴志賢
研究生(外文):Lai, Chih-Hsien
論文名稱:以0.35μm CMOS實現極精簡架構之整合型高敏感度溫度感測電路和參考電壓電路
論文名稱(外文):A Simple in-situ High-Sensitivity Temperature Sensor and Constant Voltage Generator IC in 0.35μm CMOS
指導教授:徐永珍徐永珍引用關係
指導教授(外文):Hsu, Yung-Jane
口試委員:劉堂傑謝秉璇
口試日期:2011-11-9
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:半導體元件及製程產業研發碩士專班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:72
中文關鍵詞:溫度感測器
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:226
  • 評分評分:
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
隨著半導體產業蓬勃發展,溫度感測器亦由傳統的白金測溫電阻、熱敏電阻等大測溫元件邁入了積體電路的世界。在IC式溫度感測器的架構中,輸入端通常需要一個穩定不隨溫度改變的參考電壓與一個正比絕對溫度PTAT(Proportional to absolute temperature)電壓,之後接上類比數位轉換器ADC轉成數位訊號,再進行數位訊號處理做各種不同的應用。本論文使用雙載子電晶體(bipolar transistor)做為溫度感測的單元,以一個極簡單的電路即可同時實現一穩定的參考電壓與一高溫度敏感度PTAT電壓訊號,如此一來後方ADC對解析度(resolution)的要求將不那麼嚴苛。本晶片透過國家晶片設計中心,以TSMC 2P4M 0.35μm CMOS標準製程來實現,並針對-20℃~125℃進行實際晶片量測,功能正常,PTAT電壓之平均溫度敏感度可達6.67 mV/℃,參考電壓斜率變化為 -0.13 mV/℃,整體電路操作在3.3 V,消耗功率169 μW,核心晶片面積為290 X 220 μm2。
第一章 緒論
1-1 相關研究發展 …………………………………………………………………….1
1-2 研究動機 ………………………………………………………………………….3
1-3 論文組織 ………………………………………………………………………….7
第二章 雙載子電晶體型式溫度感測器
2-1 雙載子電晶體基-射極接面溫度特性推導 ………………………………………8
2-2 ∆V_BE-based溫度感測器原理 ………………………………………………….11
第三章 電路架構原理與設計
3-1 金氧半電晶體之溫度特性 ………………………………………………………13
3-2 電路設計流程說明 ………………………………………………………………14
3-2-1 參考電壓設計 ……………………………………………………………….14
3-2-2 高敏感度PTAT設計 ………………………………………………………..17
第四章 電路模擬與佈局考量
4-1 設計目標 …………………………………………………………………………21
4-2 模擬結果 …………………………………………………………………………22
4-2-1 系統模擬結果(Pre-simulation) ……………………………………………....22
4-2-2 系統模擬結果(Post-simulation) ……………………………………………..24
4-2-3 啟動電路模擬 ……………………………………………………………….27
4-3 佈局考量 …………………………………………………………………………29
4-3-1 席貝克效應 ………………………………………………………………….29
4-3-2 電阻與雙載子接面電晶體佈局 …………………………………………….31
4-3-3 整體佈局 …………………………………………………………………….32
第五章 量測環境與結果分析
5-1 量測儀器介紹 ……………………………………………………………………34
5-2 量測封裝考量 ……………………………………………………………………35
5-3 量測環境設定 ……………………………………………………………………37
5-4 量測結果 …………………………………………………………………………40
5-5 量測分析與討論 …………………………………………………………………59
5-6 文獻比較 …………………………………………………………………………65
第六章 結論與後續研究建議
6-1 結論 ………………………………………………………………………70
6-2 後續研究建議 ……………………………………………………………………70

[1] 谷腰欣司,“感測器”, 全華, 2008
[2] Florin Udrea, Sumita Santra, Julian W.
Gardner .Engineering Department, University of
Cambridge,“CMOS Temperature Sensors - Concepts, State-
of-the-art and Prospects”,Semiconductor Conference,
vol. 1, pp. 31-40, 2008
[3] G.Wang and G.C. M. Meijer,“The temperature
characteristics of bipolar transistors
fabricated in CMOS technology”, Sensors and Actuators,
vol. 87, pp. 81-89, 2000
[4] Fabiano Fruett and Gerard C.M. Meijer, The
Piezojunction Effect in Silicon Integrated
Circuits and Sensors, Kluwer Academic Publisher, 2002
[5] Michiel A. P. Pertijs, André L. Aita, Kofi A. A.
Makinwa and Johan H. Huijsing,
“Low-Cost Calibration Techniques for Smart Temperature
Sensors”, IEEE sensors Journal, vol. 10, No. 6, pp.
1098-1105, June 2010
[6] Michiel A.P. Pertijs and Johan H. Huijsing, Precision
Temperature Sensors in CMOS Technology, Published by
Springer, 2006
[7] B. Razavi, Design of Analog CMOS Integrated Circuits,
McGraw-Hill , 2003
[8] G.C.M. Meijer, Integrated Circuits and Components for
Bandgap References and Temperature Transducers, PhD
thesis, 1982
[9] I.M. Filanovsky, Su Tarn Lim,“Temperature Sensor
Applications of Diode-Connected MOS Transistors”,
Circuits and Systems, vol. 2, pp. II-149 - II-152, 2002
[10] Chenming Calvin Hu, Modern Semiconductor Devices for
Integrated Circuits, Publishing by Prentice Hall, 2010
[11] M. Yücetas, L. Aaltonen, K. Halonen, “CMOS
Temperature Sensor Using Periodic Averaging for Error
Reduction”, Electronic Conference, pp. 94-97, 2008
[12] C.-P. Liu and H.-P. Huang,“Experimental validation of
PTAT for in situ temperature sensor and voltage
reference”, Electronics letters 14th, vol. 44, No.
17, August 2008
[13] Roy Chiu, “Integrated Thermoelectric Device -
Microcooler Design and Analysis”, Master thesis,
National Chung Hsing University, 2004
[14] Na Sun and Robert Sobot,“A low-power low-voltage
bandgap reference in CMOS”, Electrical and Computer
Engineering, 23rd, pp. 1-5, 2010
[15] Xin Ming, Ying-qian Ma, Ze-kun Zhou, and Bo Zhang,“ A
High-Precision Compensated CMOS Bandgap Voltage
Reference Without Resistors”, IEEE Transactions on
circuits and systems II : Express Briefs, vol. 57, pp.
767-771, 2010
[16] Laleh Najafizadeh, Igor M. Filanovsky, “A Simple
Voltage Reference using Transistor with ZTC Point and
PTAT Current Source”, Circuits and Systems, vol. 1,
pp. I-909-11, 2004

連結至畢業學校之論文網頁點我開啟連結
註: 此連結為研究生畢業學校所提供,不一定有電子全文可供下載,若連結有誤,請點選上方之〝勘誤回報〞功能,我們會盡快修正,謝謝!
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top