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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