【摘要】：CMOS溫度傳感器廣泛應用于集成電路溫度測量、醫(yī)療儀器以及射頻識別電路(RFID)等各個方面,它具有電路結構簡單、低成本、低功耗、體積小等優(yōu)點。CMOS溫度傳感器的廣泛應用需求不斷地推動了其研究進展,設計出性能更高、功耗更低、成本更低的CMOS溫度傳感器成為傳感器技術領域的一個重要課題。本文的主要工作內容分為以下3點:1、通過對文獻資料的閱讀,了解了傳感器技術的重要性,以及傳感器的應用價值。同時,結合超大規(guī)模集成電路(VLSI)技術和溫度測量技術,對近十幾年來國內外CMOS溫度傳感器的研究進展及發(fā)展趨勢進行了歸納總結。針對SD/MMC控制器的片上溫度測量需求,分析了應用于該控制器的CMOS溫度傳感器的設計要求。2、詳細地介紹了CMOS溫度傳感器設計的基本理論。首先對CMOS工藝下晶體管的基本特性進行介紹,著重分析了在CMOS工藝下晶體管各種參數的溫度特性。詳細介紹了如何利用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,進行溫度傳感器設計的方法。并介紹了模數轉換器(ADC)和計數器,這兩種CMOS溫度傳感器中常用的將模擬信號轉換為數字信號的方法。3、設計了一種基于RC振蕩器的CMOS溫度傳感器電路,分模塊對電路的各個部分進行了詳細的分析與仿真測試。由于采用了RC振蕩器加計數器的架構,使電路設計的復雜度大大降低。該電路總體架構簡單、工作電壓低,能夠通過軟件啟動或關閉電路,且電路啟動時間快。采用TSMC 0.18μm CMOS工藝庫,利用Cadence Spectre仿真軟件對該溫度傳感器整體電路進行仿真。流片后,對實際芯片進行測試,測試結果表明:在-10℃到80℃的溫度范圍內,傳感器的測溫精度能夠達到±3℃,滿足應用需求。
【圖文】：

杭州電子科技大學碩士學位論文第二章 CMOS 溫度傳感器設計的基本理論件的基本原理件的基本工作原理示是 NMOS 管的簡化結構示意圖。襯底是 p 型材料，NMO的兩個重摻雜 n 區(qū)，用 n+表示。柵極材料是重摻雜、導電層薄的氧化物 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，而與它垂直方向上的柵 W 是 CMOS 集成電路中兩個重要的設計參數。

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 個區(qū)域：，導電溝道未形成，MOS 器件處于截止區(qū)，沒有THV 時，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，動電壓。此時，電流DI 隨著GSV 的增大而增加。，并且在DS GS THV V V時，電流達到最大值。TH V時，器件工作在飽和區(qū)，此時 相對恒定，2D n OX GS TH1( - )2WI C V VL ，此時DI 與DSV 無關。管的理想 I-V 特性示意圖。
【學位授予單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP212.11

【參考文獻】

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本文編號：2574466