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Z元件的溫度補償技術
摘要：本文詳細地介紹了光敏Z-元件、磁敏Z-元件以及力敏Z-元件的溫度補償原理與補償方法，供用戶利用光、磁、力敏Z-元件進行應用開發時參考。關鍵詞：Z-元件、敏感元件、溫度補償、光敏、磁敏、力敏
一、前言
半導體敏感元件對溫度都有一定的靈敏度。抑制溫度漂移是半導體敏感元件的常見問題，Z-元件也不例外。本文在前述文章的基礎上，詳細介紹Z-元件的溫度補償原理與溫度補償方法，供光、磁、力敏Z-元件應用開發參考。
不同品種的Z-元件均能以簡單的電路，分別對溫、光、磁、力等外部激勵作用輸出模擬、開關或脈沖頻率信號[1][2][3]，其中后兩種為數字信號，可構成三端數字傳感器。這種三端數字傳感器不需放大和A/D轉換就可與計算機直接通訊，直接用于多種物理參數的監控、報警、檢測和計量，在數字信息時代具有廣泛的應用前景，這是Z-元件的技術優勢。但由于Z-元件是半導體敏感元件，對環境溫度影響必然也有一定的靈敏度，這將在有效輸出中因產生溫度漂移而嚴重影響檢測精度。因而，在高精度檢測計量中，除在生產工藝上、電路參數設計上應盡可能降低光、磁、力敏Z-元件的溫度靈敏度外，還必須研究Z-元件所特有的溫度補償技術。
Z-元件的工作原理本身很便于進行溫度補償，補償方法也很多。同一品種的Z-元件，因應用電路組態不同，其補償原理與補償方法也不同，特就模擬、開關和脈沖頻率三種不同的輸出組態分別敘述如下。
二、模擬量輸出的溫度補償 對Z-元件的模擬量輸出，溫度補償的目的是克服溫度變化的干擾，調整靜態工作點，使輸出電壓穩定。
1．應用電路
Z-元件的模擬量輸出有正向(M1區)應用和反向應用兩種方式，應用電路如圖1所示，其中圖1(a)為正向應用，圖1(b)為反向應用，圖2為溫度補償原理解析圖。
2．溫度補償原理和補償方法
在圖2中，溫度補償時應以標準溫度20℃為溫度補償的工作基準，其中令：
TS：標準溫度
T：工作溫度
QS：標準溫度時的靜態工作點
Q：工作溫度時的靜態工作點
QS￠：溫度補償后的靜態工作點
VOS：標準溫度時的輸出電壓
VO：工作溫度時的輸出電壓
在標準溫度TS時，由電源電壓E、負載電阻RL決定的負載線與TS時的M1區伏安特性（或反向特性）相交，確定靜態工作點QS，輸出電壓為VOS。當環境溫度從TS升高到T時，靜態工作點QS沿負載線移動到Q，相應使輸出電壓由VOS增加到VO，且VO＝VOS＋DVO，產生輸出漂移DVO，。若采用補償措施在環境溫度T時使工作點由Q移動到QS￠，使輸出電壓恢復為VO，則可抑制輸出漂移，使DVO＝0，達到全補償。
(1)利用NTC熱敏電阻
基于溫度補償原理，在圖1(a)、(b)中，利用NTC熱敏電阻Rt取代負載電阻RL，如圖3(a)、(b)所示，溫度補償過程解析如圖2所示。
在圖3電路中，標準溫度TS時負載電阻為Rt，當溫度升高到工作溫度T時，使其阻值為Rt￠，可使靜態工作點由Q推移到QS￠，由于Rt.
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