JPS5856818B2 - デンシオンドケイ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電界効果トランジスタを感温素子として用い
た電子温度計に関するものである。

従来、温度測定の方法として感温抵抗素子であるサーミ
スタを一辺に有するブリッジ回路の不平衡電圧を検出増
幅し、Ａ−Ｄ変換器によってディジタル計測を行なう方
法が一般的であるが、高感度の増幅回路、高精度のＡ−
Ｄ変換回路などを必要としている。

また感温抵抗素子であるサーミスタは小さい箇所の温度
測定ができる、感温が非常に良いなどの利点を持ってい
るが、抵抗と温度との非直線性が太きい、自己加熱に注
意しなけれはならないなどの欠点を携っているので、微
小温度の測定、温度差の測定などに適している。

しかし、測定温度範囲が広い場合などは抵抗と温度との
非直線性が大きいので、直接その抵抗値変化を利用する
と非直線な出力しか得られず、直接制御したい要求に合
わぬものであった。

このため純抵抗を直列並列に挿入し、抵抗値変化を直線
近似して利用してきたが精度の悪いものであった。

本発明は電界効果トランジスタを感温素子として用いて
、電界効果トランジスタの温度特性を利用して温度検出
を行なうものであり、簡単な回路構成によって誤差の介
入する要因が少なく、小型で精度の高い電子温度計を得
ようとするものである。

一般に、ＭＯＳトランジスタのドレイン電流ＩＤとスレ
ッショルド電圧ＶＴＨの温度特性は次式で表わされる。

Ｖｏ・・・・・・ゲート−ソース間電圧（以下ゲート電
圧と略す） μ０・・・・・・反転層内の電子の移動度ため、ＭＯ８
ｔ−ランジスタのドレイン電流ＩＤの、ｄＶＴＨ 温度依存性は、（■Ｇ−■ＴＨ）及び□を適Ｔ 当に選ぶことにより、正、零、負の値をもつことができ
る。

ｄＶＴＨ □及び（ＶＧ−ＶＴＲ）とＩＤ温度係数の関Ｔ ｄＶＴＨ 係を第１図に示す。

同図は をパラメータＴ とした時の（Ｖｏ−ＶＴＲ）によるＩＤ温度係数の変化
を表わした図である。

第２図はＰチャンネルＭＯ８Ｉ−ランジスタのＩＤと温
度Ｔとの特性を示したものである。

本発明は上述のドレイン電流ＩＤの温度依存性を利用し
て温度検出を行なうものである。

第３図は本発明を利用した温度計の一実施例である。

第４図は第３図における各部の動作波形を示す図である
。

標準信号発生部でクロック信号を発生させ、布線Ｆによ
り分周回路Ｉに送られる。

分周回路■の出力であるＱ２ 、 Ｑ３ 、 Ｑ４ 、
Ｑ、はＮＡＮＤゲート２に入り、ＮＡＮＤゲート２の
出力信号は分周回路■のＱ１信号とＮＯＲゲート３に入
り布線Ａに低周期の間欠パルス信号を得て、スイッチ５
のコントロール端子とＮＡＮＤケ＝ｌ−１２゜及びイン
パーク４を通りスイッチ６のコントロール端子に信号を
供給している。

スイッチ５に布線Ａよりバイ信号が供給されるとスイッ
チ５はＯＮ状態となり、スイッチ６はＯＦＦ状態となる
。

スイッチ５がＯＮ状態となると、Ｐ−ＭＯＳトランジス
タ７とコンデンサ８から成る充電時定数に刑応してコン
デンサ７は電圧比較部１１の布線Ｃに充電電圧を供給す
る。

この供給電圧が電圧比較部１１の比較電圧（インバータ
１１のスレッショルド電圧）になると、電圧比較部１１
の出力布線りはバイレベルとなってＮＡＮＤゲート１２
に供給される。

布線人と布線りがバイレベルの時間たけ、布線Ｆのクロ
ック信号が計測部１３により計測され表示部１４に温度
表示される。

布線Ａの信号がバイ信号からロー信号に変化すると、ス
イッチ５はＯＦＦ状態、スイッチ６はＯＮ状態となる。

スイッチ６がＯＮ状態となるとコンデンサ８に充電され
た充電電圧は放電され、電圧比較部１１の比較電圧以下
になると電圧比較部１１の出力である布線りはローレベ
ルの信号となる。

抵抗９，１０のどちらか一方を可変することによりＰ−
ＭＯＳトランジスタの温度係数を可変することができる
ので、コンデンサ８に合わせて温度係数を可変すること
が望ましい。

なお、温度係数が零にならない様に可変することが大切
である。

以上の様に、第３図の実施例においては、ＭＯＳトラン
ジスタを含む時定数回路の充放電を固定パルス幅のゲー
ト時間によって間欠的に制御し、測定温度に対応するパ
ルス幅を電圧比較部によって検出し、検出されたゲート
時間を測定表示するものである。

実施例第３図では感温素子にＰ０ＭＯＳトランジスタを
用いたが、Ｎ、ＭＯＳトランジスタを用いても同様な方
法により温度を検出することができる。

以上の様に、この発明によれば従来に比して小型で簡単
な構成で精度の高い測定が容易に実施でき、回路の集積
比に適した電子温度計を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ＭＯＳトランジスタのＩＤ温度係数を示す図
である。 第２図は、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタのＩｐの温
度特性を示す図である。 第３図は本発明の一実施例を示す回路図である。 第４図は、第３図における各部の動作波形を示す図であ
る。 １．２１・・・・・・分周回路、２，１２・・・・・・
ＮＡＮＤゲ゛−ト、３，２６・・・・・・ＮＯＲゲ゛−
ト、４・・・・・・インバータ、５，６・・・・・・ス
イッチ、７，２４・・・・・・Ｐ。 ＭＯＳトランジスタ、８・・・・・・コンデンサ、９，
１０・・・・・・抵抗、１１・・・・・・電圧比較部、
１３・・・・・・計測部、１４・・・・・・表示部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 標準信号発生部、前記標準信号発生部の標準信号よ
   り間欠パルス信号を形成するため分周回路、感温素子と
   しての電界効果トランジスタ、前記電界効果トランジス
   タに直列接続されたコンデンサ、前記電界効果トランジ
   スタと前記コンデンサの直列回路の両端に接続された電
   源、前記コンデンサの電圧を検出する電圧比較回路、前
   記電圧比較回路の出力パルスが所定レベルの間、前記標
   準信号発生部より派生する信号の数を計数する計測部よ
   りなり前記電界効果トランジスタのスレッショルド電圧
   は温度によって変化し、前記電界効果トランジスタと電
   源の間に第１のスイッチ素子が接続され、前記コンデン
   サーに並列に第２のスイッチ素子が接続され、前記第１
   及び第２のスイッチ素子は前記間欠パルス信号によって
   相補的に開閉されることを特徴とする電子温度計。