[发明专利]芯片内部温度控制方法和装置以及基于本方法的实验仪

摘要

一种芯片内部温度控制方法和装置，在同一半导体芯片上集成了电加热系统、测温传感器以及含有被测PN结的晶体三极管，采用电加热系统、测温传感器及控制器进行芯片内部温度控制。实验仪包括电源箱、控温台、显示台和电路演示板；控温台包括处理器、驱动电路、环境温度传感器、半导体芯片、控温旋钮、显示单元；控温旋钮连接处理器的温控信号输入端；半导体芯片上集成了含有用于被测PN结的测量用三极管、用于加热的片内加热三极管和用于测量芯片内部温度的片内感温三极管；测量用三极管的基极、发射极和集电极上分别连接有接线端子；处理器的加热电流信号输出端控制片内加热三极管基极和发射极；片内感温三极管的基极b和射极e连接模数转换器的输入端。

主权项

一种芯片内部温度控制方法，其特征是在同一半导体芯片上集成了电加热系统、测温传感器以及含有被测PN结的晶体三极管；测温传感器与被测PN结位于同一半导体晶片；由处理器对芯片实现加热和温度控制；同一半导体芯片由至少三个相同三极管组成，并且这几个三极管物理特性极其相近；对于温度传感器：选取半导体芯片中任意一个三级管来进行芯片内部PN结温度的测量；由于三极管在工作时电流产生热量，并且其PN结温度的升高与PN结两端的电压有为比例关系，当三极管基极电流Ib一定以及集电极电压Uc一定时，该PN结的结电压Ube和结温度T成线性关系，即温度每升高1℃，PN结两端的电压降低Ux，由此通过其中一个三极管的PN结电压变化可以测出芯片内部的用于测量PN结的实时温度；对于电加热系统：加热模块是利用半导体芯片中的任一个三极管的PN结随着其上电流的升高，其产生的热量也不断增加的原理，通过控制PN结上的电流，进而控制PN结产生热量的多少，从而将该PN结作为芯片内部的被测PN结加热模块。