【摘要】：CMOS溫度傳感器廣泛應(yīng)用于集成電路溫度測(cè)量、醫(yī)療儀器以及射頻識(shí)別電路(RFID)等各個(gè)方面,它具有電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低成本、低功耗、體積小等優(yōu)點(diǎn)。CMOS溫度傳感器的廣泛應(yīng)用需求不斷地推動(dòng)了其研究進(jìn)展,設(shè)計(jì)出性能更高、功耗更低、成本更低的CMOS溫度傳感器成為傳感器技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。本文的主要工作內(nèi)容分為以下3點(diǎn):1、通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)資料的閱讀,了解了傳感器技術(shù)的重要性,以及傳感器的應(yīng)用價(jià)值。同時(shí),結(jié)合超大規(guī)模集成電路(VLSI)技術(shù)和溫度測(cè)量技術(shù),對(duì)近十幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外CMOS溫度傳感器的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了歸納總結(jié)。針對(duì)SD/MMC控制器的片上溫度測(cè)量需求,分析了應(yīng)用于該控制器的CMOS溫度傳感器的設(shè)計(jì)要求。2、詳細(xì)地介紹了CMOS溫度傳感器設(shè)計(jì)的基本理論。首先對(duì)CMOS工藝下晶體管的基本特性進(jìn)行介紹,著重分析了在CMOS工藝下晶體管各種參數(shù)的溫度特性。詳細(xì)介紹了如何利用MOS管閾值電壓特性,雙極型晶體管的基極-發(fā)射極電壓特性,以及CMOS振蕩器輸出頻率隨溫度變化的特性,進(jìn)行溫度傳感器設(shè)計(jì)的方法。并介紹了模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和計(jì)數(shù)器,這兩種CMOS溫度傳感器中常用的將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的方法。3、設(shè)計(jì)了一種基于RC振蕩器的CMOS溫度傳感器電路,分模塊對(duì)電路的各個(gè)部分進(jìn)行了詳細(xì)的分析與仿真測(cè)試。由于采用了RC振蕩器加計(jì)數(shù)器的架構(gòu),使電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度大大降低。該電路總體架構(gòu)簡(jiǎn)單、工作電壓低,能夠通過(guò)軟件啟動(dòng)或關(guān)閉電路,且電路啟動(dòng)時(shí)間快。采用TSMC 0.18μm CMOS工藝庫(kù),利用Cadence Spectre仿真軟件對(duì)該溫度傳感器整體電路進(jìn)行仿真。流片后,對(duì)實(shí)際芯片進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明:在-10℃到80℃的溫度范圍內(nèi),傳感器的測(cè)溫精度能夠達(dá)到±3℃,滿足應(yīng)用需求。
【圖文】：

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章 CMOS 溫度傳感器設(shè)計(jì)的基本理論件的基本原理件的基本工作原理示是 NMOS 管的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)示意圖。襯底是 p 型材料，NMO的兩個(gè)重?fù)诫s n 區(qū)，用 n+表示。柵極材料是重?fù)诫s、導(dǎo)電層薄的氧化物 SiO2隔離。柵極氧化層下的襯底區(qū)就是器件漏端的柵尺寸用 L 表示，稱為柵長(zhǎng)，而與它垂直方向上的柵 W 是 CMOS 集成電路中兩個(gè)重要的設(shè)計(jì)參數(shù)。

理想 I-V 特性，DSV 表示漏極和源極之間的電壓，GSV 表示柵-V 特性主要分為以下 3 個(gè)區(qū)域：，導(dǎo)電溝道未形成，MOS 器件處于截止區(qū)，沒(méi)有THV 時(shí)，器件工作在線性區(qū)，也稱為三極管區(qū)。2D n OX GS TH DS DS1[( - ) ]2WI C V V V VL 的遷移率，OXC 表示單位面積的柵氧化層電容，動(dòng)電壓。此時(shí)，電流DI 隨著GSV 的增大而增加。，并且在DS GS THV V V時(shí)，電流達(dá)到最大值。TH V時(shí)，器件工作在飽和區(qū)，此時(shí) 相對(duì)恒定，2D n OX GS TH1( - )2WI C V VL ，此時(shí)DI 與DSV 無(wú)關(guān)。管的理想 I-V 特性示意圖。
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP212.11

【參考文獻(xiàn)】

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1 李雨佳;楊擁軍;任臣;劉德盟;;用于MEMS器件的ASIC集成溫度傳感器設(shè)計(jì)[J];微納電子技術(shù);2016年04期

2 吳翔;鄧芳明;何怡剛;丁青鋒;;應(yīng)用于RFID的超低功耗CMOS溫度傳感器設(shè)計(jì)[J];傳感器與微系統(tǒng);2016年02期

3 趙宇佳;姜漢鈞;張羊;王志華;;一種超低功耗高精度溫度傳感器芯片設(shè)計(jì)[J];微電子學(xué)與計(jì)算機(jī);2015年12期

4 齊增衛(wèi);莊奕琪;李小明;劉偉峰;張巖龍;任小嬌;;一種適用于超高頻射頻識(shí)別的溫度傳感器[J];西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);2014年06期

5 田明;;手機(jī)中應(yīng)用的傳感器[J];黑龍江科技信息;2013年28期

6 孟小峰;慈祥;;大數(shù)據(jù)管理:概念、技術(shù)與挑戰(zhàn)[J];計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展;2013年01期

7 董海青;;寬長(zhǎng)比對(duì)CMOS反相器開(kāi)關(guān)時(shí)間影響的分析[J];信息化研究;2012年02期

8 徐迅;楊曉華;;非接觸式測(cè)溫技術(shù)[J];科技傳播;2012年05期

9 林榮;蔡敏;黃偉朝;李正平;;新型低功耗CMOS片上溫度傳感器設(shè)計(jì)[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2011年07期

10 孫其博;劉杰;黎，

本文編號(hào)：2574466