臺灣博碩士論文加值系統

本論文係研究以CMOS標準積體電路製程技術，製作感溫元件及放大器。在實驗中，使用的元件是利用聯華電子公司(UMC)0.5μm 2P2M，或台灣積體電路公司(TSMC) 0.6μm 1P3M製程所製作完成。
首先我們製作四種不同材質之感溫元件，包括多晶矽(polysilicon)、P型態擴散摻雜(p+ diffusion)、N型態擴散摻雜(n+ diffusion)及N型井(n-well)。根據實驗結果顯示， N型井(n-well)材料之電阻溫度係數(temperature coefficient of resistance;TCR)較大，代表著電阻值與溫度變化的線性關係區較大，對溫度有著較高的靈敏度，是最適合做感溫元件之材料。
而為了實現一個30℃~45℃精確度在0.3℃的測溫系統，我們選用N型井(n-well)做感溫元件，並設計了具備有低偏移電壓、低雜訊及低漂移等特性之儀表放大器搭配，主要是用來放大很小、很微量的差動訊號，以減少誤差。

This thesis studys CMOS compatible integrated temperature sensors and operational amplifier. In the experiments, The device were fabricated using UMC 0.5μm 2P2M or TSMC 0.6μm 1P3M process.
First, we fabricated four different temperature sensor, Which include polysilicon、p+ diffusion、n+ diffusion、n-well. From the experimental measurements, The n-well material has better temperature coefficient of resistance (TCR). Express resistance follow temperature is large in liner change range. Has better sensitivity in temperature. Material of temperature sensors is fit.
We have designed the low offset、low noise、low drift characteristics operational amplifier. to combine with the n-well temperature sensor. We have finished the temperature measurement system for 30℃~ 45℃ to get the 0.3℃ accuracy

第一章 緒論 1
1-1 背景分析 1
1-2 研究目的 2
1-3 研究流程 3
第二章 感溫元件之製作 5
2-1 CMOS標準製程 5
2-2 感溫元件之製作 10
2-3 感溫元件量測系統之建立 14
2-4 感溫元件之特性量測 16
2-5 感溫元件之特性分析 19
2-5-1 電阻溫度係數 19
2-5-2 熱響應時間 22
2-5-3 熱重複性 23
第三章 放大器之設計 25
3-1 偏移電壓 25
3-2 溫度效應 29
3-3 雜訊 32
3-4 輸出級 35
3-5 差動放大器介紹 38
3-6 儀表放大器介紹 39
3-7 儀表放大器之製作與量測 41
3-7-1 儀表放大器製作 41
3-7-2 放大器量測系統建立 43
3-7-3 放大器量測結果 45
第四章 測溫系統組合與測試 53
4-1 系統單元介紹 53
4-1-1 感溫元件 53
4-1-2 訊號檢測電路 59
4-1-3 儀表放大器 61
4-1-4 讀出電路 62
4-2 測溫系統組合與測試 63
4-3 測溫系統誤差 66
第五章 結論與未來展望 68
5-1 結論 68
5-2 未來展望 69
參考文獻 71
作者簡傳 74

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