02.25 二極管1N4148,做溫度傳感器,是什麼原理?

1N4148是什麼二極管

1N4148,是一種小型高速開關二極管。


二極管1N4148,做溫度傳感器,是什麼原理?

圖1:1N4148實物

1N4148,廣泛用於頻率較高的電路。實現單向導通,如:通訊電路、電腦主板、電視機等電路。

1N4148做溫度傳感器的一個小實驗

不僅是1N4148,其他二極管也可作為溫度傳感器使用。

如下圖2所示,搭建圖中電路,用1N4148做一個溫度感應實驗。


二極管1N4148,做溫度傳感器,是什麼原理?

圖2:1N4148溫度感應實驗電路

用萬用表1V檔位,測量1N4148的兩端電壓。

一般在室溫下,其正向壓降約為0.6V左右。

如果用火機燒一下1N4148,會發現其壓降迅速下降,火焰移開以後,又會慢慢恢復之前的壓降。

如果用冰水涼一下1N4148,會發現其壓降開始上升,離開冰水以後,又會慢慢恢復之前的壓降。

這個實驗可以看出,二極管對溫度是敏感的,其正向壓降會隨著溫度的變化而變化。

測試1N4148對溫度的靈敏度

我們已知。

在海平面的一個標準大氣壓條件下,水的沸騰溫度是100℃。

在冰水的混合物中,水的溫度是0℃。

如下圖3所示,測量100℃下的正向壓降。


二極管1N4148,做溫度傳感器,是什麼原理?

圖3:測量100℃下的正向壓降

將圖2中的電路,用引線引出,把1N4148放入沸騰的水中,保持100℃的環境。

測得正向壓降VF100℃記錄其值。

如下圖4所示,測量0℃下的正向壓降。


二極管1N4148,做溫度傳感器,是什麼原理?

圖4:測量0℃下的正向壓降

將圖2中的電路,用引線引出,把1N4148放入冰水混合物中,保持0℃的環境。

測得正向壓降VF0℃記錄其值。

通過公式:平均靈敏度=(VF100℃-VF0℃)/100℃

計算獲得二極管1N4148的平均靈敏度是-2mV/℃。

通過很多人的實測,它的線性度還是比較好的,所以平均靈敏度可以近似看做是1N4148的測溫靈敏度。

讓1N4148的溫度測量更實用

如下圖5所示,是一個用於萬用表直觀測量的電橋放大電路。


二極管1N4148,做溫度傳感器,是什麼原理?

圖5:電橋溫度傳感器放大電路

通過放大器的放大,將0~100℃的溫度,變換成0~1V的表示,讓萬用表可以使用1V檔位來進行溫度顯示。

圖5虛線左邊的電路,如下圖6所示,是一個典型的電橋電路。


二極管1N4148,做溫度傳感器,是什麼原理?

圖6:電橋檢測電路

當溫度發生變化時,1N4148的壓降將發生變化,引起A、B兩點產生電位差。

RP1用來調節,當溫度為0℃時,放大器輸出VO=0V。

RP2用來調節,當溫度為100℃時,放大器輸出VO=1V。

原理很簡單,感興趣的同學,可以自己搭建電路來試試。


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