溫度傳感器、傳感器裝置及制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種溫度傳感器、一種傳感器裝置以及一種用于溫度傳感器的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今存在多種微機(jī)電傳感器、所謂的MEMS傳感器。MEMS傳感器例如可以用于檢測(cè)加速度、壓力等等。
[0003]壓力傳感器例如用于消費(fèi)設(shè)備一一如手機(jī)、家用設(shè)備、燃?xì)饩瘓?bào)器等等。
[0004]在基于MEMS的壓力傳感器中，由電阻構(gòu)成的測(cè)量橋通常施加在可以在壓力下彈性變形的膜片上。
[0005]DE 102 31 727 Al示例性地示出這種壓力傳感器。
[0006]電阻測(cè)量橋通常由四個(gè)交替環(huán)繞布置的橫向且縱向壓力敏感的壓阻元件組成。膜片的彎曲導(dǎo)致相鄰電阻的反向的電阻變化并且因此導(dǎo)致變化的橋電壓。
[0007]所述測(cè)量橋的電阻通常是非常溫度敏感的。用于處理溫度波動(dòng)的通常的方法是通過(guò)電阻橋自身或者二極管的溫度的測(cè)量。然而，在此可以求取膜片的僅僅平均溫度。但是，膜片上的溫度梯度是特別關(guān)鍵的，因?yàn)樵诖瞬辉倌茉跍囟纫鸬暮蛪毫σ鸬碾娮枳兓g進(jìn)行區(qū)分。所述溫度梯度例如通過(guò)相鄰的功率強(qiáng)化的構(gòu)件的運(yùn)行引起。
[0008]為了求取溫度梯度，需要至少2個(gè)不同的溫度敏感的元件、通常二極管或者電阻。這不僅在MEMS傳感器元件上而且在分析處理回路上需要用于每一個(gè)二極管的附加的結(jié)構(gòu)空間和附加的連接盤(pán)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明公開(kāi)一種具有權(quán)利要求1的特征的溫度傳感器、一種具有權(quán)利要求7的特征的傳感器裝置以及一種具有權(quán)利要求9的特征的制造方法。
[0010]因此設(shè)置:
[0011]溫度傳感器:具有正的供電連接端和負(fù)的供電連接端；具有至少兩個(gè)二極管，它們?cè)谡墓╇娺B接端和負(fù)的供電連接端之間在電方面以導(dǎo)通方向串聯(lián)地布置；具有布置在所述至少兩個(gè)二極管之間的測(cè)量連接端；具有可控制的電流源，所述可控制的電流源與測(cè)量連接端耦合并且構(gòu)造用于在測(cè)量連接端上施加正電流和負(fù)電流；具有分析處理裝置，所述分析處理裝置構(gòu)造用于對(duì)于電流源的正電流并且對(duì)于電流源的負(fù)電流檢測(cè)測(cè)量連接端上的電壓并且根據(jù)所檢測(cè)的電壓分別計(jì)算溫度。
[0012]此外設(shè)置:
[0013]傳感器裝置具有至少一個(gè)構(gòu)造用于檢測(cè)物理參量的溫度相關(guān)的傳感器元件并且具有根據(jù)本發(fā)明的溫度傳感器。
[0014]最后設(shè)置:
[0015]用于制造根據(jù)本發(fā)明的溫度傳感器的制造方法，所述制造方法具有:提供正的供電連接端和負(fù)的供電連接端的步驟，在正的供電連接端和負(fù)的供電連接端之間在電方面以導(dǎo)通方向串聯(lián)地布置至少兩個(gè)二極管的步驟，在至少兩個(gè)二極管之間布置測(cè)量連接端的步驟，將構(gòu)造用于在所述測(cè)量連接端上施加正電流和負(fù)電流的可控制的電流源與測(cè)量連接端耦合的步驟，以及將分析處理裝置與測(cè)量連接端耦合的步驟，所述分析處理裝置構(gòu)造用于對(duì)于電流源的正電流并且對(duì)于電流源的負(fù)電流檢測(cè)測(cè)量連接端上的電壓并且根據(jù)所檢測(cè)的電壓分別計(jì)算溫度的步驟。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
[0017]本發(fā)明所基于的認(rèn)識(shí)在于，在基于MEMS的傳感器的領(lǐng)域或者半導(dǎo)體技術(shù)的領(lǐng)域上的微型化比結(jié)構(gòu)與連接技術(shù)中的微型化更快速地發(fā)展。因此，與用于溫度測(cè)量的原本的基于MEMS的傳感器元件或者半導(dǎo)體測(cè)量元件相比，連接盤(pán)的空間需求始終逐漸增加，從而嘗試小地保持連接盤(pán)的數(shù)量。
[0018]現(xiàn)在，本發(fā)明所基于的構(gòu)思在于，考慮所述認(rèn)識(shí)并且設(shè)置以下可能性:在所述可能性中可以借助單個(gè)連接盤(pán)檢測(cè)多個(gè)溫度。
[0019]為此本發(fā)明設(shè)置，在溫度傳感器中由多個(gè)在電方面串聯(lián)布置的二極管組成。測(cè)量連接端布置在由二極管組成的串聯(lián)電路中并且與電流源耦合。
[0020]電流源在測(cè)量連接端上分別產(chǎn)生正電流或者負(fù)電流，而分析處理裝置檢測(cè)正電流和負(fù)電流處的測(cè)量連接端上的電壓。正電流意味著，電流流入到測(cè)量連接端中，而負(fù)電流意味著，電流從測(cè)量連接端流出。
[0021]如果電流源向測(cè)量連接端輸出正電流，則測(cè)量連接端上的電勢(shì)升高。因此，在由二極管組成的串聯(lián)電路的正的供電連接端和測(cè)量連接端之間僅僅沒(méi)有流過(guò)或者僅僅流過(guò)非常小的電流。
[0022]與此相反，如果電流源向測(cè)量連接端輸出負(fù)電流，則測(cè)量連接端上的電勢(shì)下降。因此，在測(cè)量連接端和由二極管組成的串聯(lián)電路的負(fù)的供電連接端之間僅僅沒(méi)有流過(guò)或者僅僅流過(guò)非常小的電流。
[0023]因此，可以分別檢測(cè)串聯(lián)電路的二極管的一部分上的電壓降。如果將測(cè)量連接端和正的供電連接端之間的二極管以及測(cè)量連接端和負(fù)的供電連接端之間的二極管布置在不同地點(diǎn)處，因此可以借助僅僅一個(gè)測(cè)量連接端檢測(cè)兩個(gè)不同的溫度。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置例如可以是壓力傳感器的基于MEMS的測(cè)量橋。如果在所述測(cè)量橋中使用根據(jù)本發(fā)明的溫度傳感器，可以借助僅僅一個(gè)測(cè)量連接端來(lái)檢測(cè)測(cè)量橋的不同點(diǎn)處的不同溫度。
[0025]由從屬權(quán)利要求以及參照附圖的描述得出有利的實(shí)施方式和擴(kuò)展方案。
[0026]在一種實(shí)施方式中設(shè)置偶數(shù)個(gè)二極管，它們?cè)陔姺矫娲?lián)地布置。測(cè)量連接端尤其可以布置在串聯(lián)的中間。由此，實(shí)現(xiàn)溫度傳感器的對(duì)稱(chēng)的構(gòu)造，所述對(duì)稱(chēng)的構(gòu)造簡(jiǎn)化分析處理。
[0027]在一種實(shí)施方式中，二極管的數(shù)量根據(jù)在正的供電連接端和負(fù)的供電連接端之間施加的電壓如此構(gòu)造，使得流過(guò)二極管的電流不超過(guò)第一閾值。流過(guò)二極管的電流理解為當(dāng)沒(méi)有電流從電流源輸送到測(cè)量連接端上時(shí)流過(guò)二極管的串聯(lián)電路的電流。在此，第一閾值尤其位于例如測(cè)量橋的通常的測(cè)量電流以下，在所述測(cè)量橋上布置溫度傳感器，或者所述第一閾值相對(duì)于測(cè)量電流是可忽略地小的。
[0028]在一種實(shí)施方式中，正的供電連接端和測(cè)量連接端之間的二極管的數(shù)量以及測(cè)量連接端和負(fù)的供電連接端之間的二極管的數(shù)量如此構(gòu)造，使得相應(yīng)的最大可能的電壓降分別位于施加在正的供電連接端和負(fù)的供電連接端之間的電壓以下。這能夠?qū)崿F(xiàn)，借助溫度傳感器的運(yùn)行電壓進(jìn)行精確的溫度測(cè)量。
[0029]在一種實(shí)施方式中，二極管的數(shù)量如此構(gòu)造，使得在正的供電連接端和測(cè)量連接端之間的二極管上的或者在測(cè)量連接端和負(fù)的供電連接端之間的二極管上的相應(yīng)的最大可能的電壓降相應(yīng)于施加在正的供電連接端和負(fù)的供電連接端之間的電壓減去分析處理裝置的飽和電壓。這能夠?qū)崿F(xiàn)充分利用大的測(cè)量范圍。
[0030]在一種實(shí)施方式中，分析處理裝置構(gòu)造用于如此控制可控制的電流源，使得測(cè)量連接端上的電壓值位于施加在正的供電連接端和負(fù)的供電連接端之間的電壓減去分析處理裝置的飽和電壓以下。這能夠?qū)崿F(xiàn)，控制經(jīng)過(guò)二極管的串聯(lián)電路的部分的電流或者調(diào)節(jié)工作點(diǎn)。
[0031]在一種實(shí)施方式中，溫度相關(guān)的傳感器元件構(gòu)造為微機(jī)電壓力傳感器元件和/或氣體傳感器。這能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明在不同應(yīng)用中的使用。
[0032]只要有意義，就能夠任意相互組合所描述的構(gòu)型和擴(kuò)展方案。本發(fā)明的其他可能的構(gòu)型、擴(kuò)展方案和實(shí)現(xiàn)也包括先前或者以下在實(shí)施例方面所描述的本發(fā)明特征的沒(méi)有明確描述的組合。在此特別地，本領(lǐng)域技術(shù)人員也將單個(gè)方面作為改進(jìn)或補(bǔ)充添加至本發(fā)明的相應(yīng)的基本形式。
【附圖說(shuō)明】
[0033]以下，借助在附圖的示意圖中所說(shuō)明的實(shí)施例詳細(xì)闡述本發(fā)明。附圖示出:
[0034]圖1:根據(jù)本發(fā)明的溫度傳感器的一種實(shí)施方式的框圖；
[0035]圖2:根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置的一種實(shí)施方式的框圖；
[0036]圖3:根據(jù)本發(fā)明的方法的一種實(shí)施方式的流程圖。
[0037]只要沒(méi)有其他說(shuō)明，在所有附圖中相同或功能相同的元件和設(shè)別設(shè)置有相同的參考標(biāo)記。
[0038]二極管特征