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PN结型热敏元件
资料介绍
一、基本原理
PN结型热敏元件是利用半导体PN结的正向压降随温度变化的特性制备的热敏器件，其理论基础源于半导体PN结的电流电压方程。根据PN结的肖克利方程，正向偏置下PN结的电流-电压关系可以表示为：
，其中$I$为正向电流，为反向饱和电流，$q$为电子电荷量，$V$为正向压降，$k$为玻尔兹曼常数，$T$为热力学温度。
当PN结工作在小电流正向导通状态，，此时方程可简化为。反向饱和电流与本征载流子浓度成正比，而本征载流子浓度随温度升高呈指数增长，因此对温度的依赖会导致正向压降$V$随温度升高近似线性下降。在恒定电流条件下，PN结正向压降的温度系数大约为-2mV/℃，这一稳定的线性关系是PN结型热敏元件实现温度检测的核心依据。
二、结构与分类
PN结型热敏元件按照封装形式和应用场景可以分为以下几类：
· 二极管型热敏元件：最常见的PN结热敏元件，直接采用普通硅二极管制成，常见型号如1N4148经过特性筛选后即可作为热敏元件使用。这类元件体积小、响应速度快，适合于点温度测量和小空间测温场景。
· 晶体管型热敏元件：利用双极型晶体管发射结的PN结特性制备，通常将晶体管的集电极与基极短接，以发射结作为热敏传感单元。这种结构的温度线性度优于普通二极管，一致性更好，适合批量生产的温度测量场景。
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