Temperaturmessung mit Diode

Feb 16, 2009 31 Replies

Hallo!



Meine Frage geht sowohl in Richtung Physik als auch Elektronik, deswegen ein X-Post in die beiden Gruppen, auch im Hinblick auf den Thread "PT1000 Sensoren kalibrieren?", da in beiden Gruppen doch viel Expertise da ist :-)



Man kann ja Dioden zur Temperaturmessung verwenden. Wenn man eine ideale Diode hätte, dann wäre es ja recht einfach nach Shockley I = I_0*[exp(-eU/kT)-1] für alle Temperaturen möglich.



Im Prinzip könnte ich doch also jetzt jede beliebige Diode als Temperatursensor verwenden. Aber welche Voraussetzungen physikalischer und mechanischer Art muss die Diode nun noch haben um ein guter Temperatursensor zu sein (spezielle Dotierung, Aufbau, Gehäuse, etc.)?



Obiges interessiert mich rein prinzipiell. Um was es mir konkret geht: einen Ersatz für eine Si-Diode zu finden, welche bis zu tiefen Temperaturen (flüssiges Helium, also rund 4K = ca -269°C (und speziell für Joerg: ca -452°F ;-) ) messen kann. Mir liegt derzeit ein Angebot für so eine (kalibrierte) Diode vor, mehrere hundert Euro... Ist das "nur" die Kalibrierung, die die Diode so teuer macht, oder eben der "spezielle" Aufbau?



(sonstige Anforderungen: Temperatur muss nicht sonderlich genau sein +-



2K würde mich überhaupt nicht stören. Eher eine Magnetfeldabhängigkeit, diese sollte möglichst gering sein)

Bin gespannt auf Eure Antworten...



Viele Grüße Stefan


ell

Nun, bei solchen extremen Temperaturen brauchst Du schon ein spezielles Geh=E4use. Und die =FCbliche Tk-Formel f=FCr Dioden wird wohl bei solch niedrigen Temperaturen auch nicht gelten. Ausserdem, wie willst Du denn den F=FChler bei diesen Temperaturen kali- brieren? Etwas Eiswasser wird Dir da wohl kaum weiterhelfen. Gruss Harald

okay, das sehe ich ein, dass das nicht x-beliebiges Plastik sein darf.

okay, was denn dann? welche Abhängikeiten gibt es?

diese Frage stellt sich so konkret eigentlich nicht. Ich wollte nur wissen, was es für prinzipielle Anforerungen gibt: um meine Neugier zu stillen bzw. um Nachzuvollziehen, warum solche Dioden so teuer sind

(gut ein bischen stand schon die Frage im Raum, ob es nicht auch irgendwie billiger geht, wobei ich den Kalibrieraufwand nicht unbedingt selbst haben wollen würde)

Viele Grüße Stefan

Stefan Nowy wrote in news:gncgc9$tok$ snipped-for-privacy@news2.open- news-network.org:

physikalischer

etc.)?

Es geht nicht nur um das Plastik, sondern auch um die komplette Technologie. Kontaktpunkte, Gehäuse, Befestigung im Gehäuse, Stromleiter, Kalibrierung. Alles muss speziell sein.

Dann noch die Dotierung. Bei einer Diode(übrigens, ein Transistor eignet sich besser dazu) als Temperaturfühler, messt man ja den Umkehrstrom durch eine p-n Junktion. Der ist wohl sehr stark, Grundmaterial und Dotierungsmaterial abhängig.

An der Physik wird es wohl nicht liegen.

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Selber denken macht klug.

Stefan Nowy wrote in news:gncgc9$tok$ snipped-for-privacy@news2.open- news-network.org:

Brotlose Diskussion. Das wissen ist technisch so speziell, dass man mit physikalischen Kenntnissen da nichts viel erklären kann. Es wird wohl nicht viele Menschen geben die sich da als Spezialisten bezeichen dürfen. Der Preis geht vollkommen in Ordnung. Wenn du eine brauchst, kaufe sie. Etwas selbstgebasteltes kannst du vergessen.

>
Selber denken macht klug.

Was kam denn hier für ein heisser Vogel geflogen? "Vogel" schrieb im Newsbeitrag

Da kommen ja ganz neue Erkenntnisse zu Tage, Die kann man offenbar nur aus der Vogelperspektive erkennen. Der Rest muss sich mit der Messung der Flußspannung begnügen.

Manchmal ist es schon schlau, zu sehen, was schlaue Leute sich zuvor schon gedacht hatten ;-)

Marte

Marte Schwarz schrieb:

hon=20

Und durchs ersteinmal selberbasteln wei=DF man genau, warum man das Ger=E4= t dann doch kauft ;-)

--=20 mfg hdw

Man misst die Spannung bei konstantem Strom, am besten bei einem Transistor in dem man die Basis mit dem Kollektor verbunden hat. Die ist dann so um die 2mV pro K Temperaturabhaengig je nach Typ und Strom. Siehe auch

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Ob das mit einem handelsueblichen Transistor bei derart tiefen Temperaturen noch funktioniert wage ich z bezweifeln.

http://www.geocities.com/carla_sch/index.html

Carla Schneider wrote in news: snipped-for-privacy@yahoo.com:

Ich habe eines gebaut wo der Fehlerstrom gemessen wird. Ob man den nun als Spannun oder als Strom weiter verwendet ist eher sekundär.

Habe so ein Gerät mal mit einem Siliziumtransistor gebaut.

Selber denken macht klug.

"Marte Schwarz" wrote in news:499a7531$0$11459$ snipped-for-privacy@news.freenet.de:

Nur wenn zu blind ist um aus der Bodenperspektive etwas zur Kenntnis zu nehmen.

Jedem das Seine!

Motto's werden nicht zitiert.

Noch besser wenn man es schon selber gemacht hat, so wie ich.

>
Selber denken macht klug.

Hallo NG,

Carla Schneider schrieb:

ca. -2mV/K.

Gruß, Volker.

Volker Staben schrieb:

die -2mV/K sind über einen großen Bereich nahezu konstant. Bei niedrigen Temperaturen ab etwa 30K ändert sich die Temperaturabhängigkeit heftig bis knapp -40mV/K, siehe z. B.:

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Wenn tiefe Temperaturen gemessen werden sollen, kommt man um kalibierte Sesnoren oder um die Aufnahme einer Kalibrierkurve nicht umhin.

Gruß, Alexander

Alexander Dörrschrieb: "

Es gibt noch eine andere Technik, die Tektronix mal in TEKScope Januar

1971, Seite 5 beschrieben hat.

Dabei erhält man eine deutlich bessere Linearität und bessere Austauschbarkeit des Messtransistors, wenn statt eines konstanten Kollektorstromes der Kollektorstom umgeschaltet, und DeltaVbe verwendet wird.

Tek hat das z.B. für die P6601-Probes, die man an die DM501 oder DM502 anschließen kann, verwendet (-62°C - 140°C).

Dirk

Dirk Ruth schrieb:

da gibt es auch eine schöne AppNote von Jim Williams von Linear Technology. Einen für Tieftemperatur geeigneten Transistor zu finden dürfte noch schwieriger sein als eine Diode.

Gruß, Alexander

Dirk Ruthschrieb: "

Sorry, ich habe mich da geirrt. Es war das 7D13-Plugin mit den Temp-Probe P6058 mit Temperatur -55...+150°C und 1% Genauigkeit.

Dirk

igen

ig

Etwas sp=E4ter hat es da mal einen Artikel und einen Bauvorschlag in der Elektor gegeben. Ich hab da in Erinnerung, das man bei F=FChlertausch ohne Neukalibrie- rung einen Fehler von weniger als 0,5=B0 hatte, was bei Thermometern schon recht gut ist. :-) Aber ich denke nicht, das dieses Prinzip auch bei 4K noch Vorteile hat... Gruss Harald PS: Irgendwo in diesem Thread erscheint auch das Wort "Eichen". Geeicht werden aber nur Fieber- Thermometer. Der Rest wird kalibriert.

Dirk Ruth schrieb:

..

Das ist dies wohl nicht ganz der gewünschte Bereich. Nach meinen laienhaften Vorstellungen geht es hier (ca. 30K) vermutlich mehr um die Stelle, wo freie Elektronen / Löcher knapp werden. Wo alle Elektronen auf dem Valenzband festsitzen und das Leitungsband leer ist.

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intrinsische- und extrinsische Leitfähigkeit sind hier die Themen nehme ich mal an.

Vielleicht es ja mal ein wissender leicht verständlich und möglichst exakt aufklären. ;-) Wenn es geht, ohne gleich emotional aus dem Bauer zu geraten. ;-)

Das ist zwar nicht ganz das Thema Temperaturfühler, aber trotzdem ganz interessant:

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Mutmaßt Knut

Alexander Dörr schrieb:

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Seite 7

Besonders originell: Die Einleitung auf Seite 1 mit der Schaltungsbewertung mit Babyfläschchen!

Gruß, Martin

Es gibt nur 10 Arten von Menschen: Solche, die das Binärsystem verstehen und die anderen!

Martin Siegwarthschrieb: "

Ja schöne Einleitung. BTW kan man die Notes eigendlich so wie bei Analog in einem Rutsch alle herunterladen?

Dirk

Selbst das scheint mir unwahrscheinlich, denn auf das Eichen hat das Eichamt ein Monopol.

Jupp.

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Kai-Martin Knaak http://lilalaser.de/blog

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