二極管測量CPU溫度的原理解析

時(shí)間：2018-08-16 16:20:30

關(guān)鍵字：二極管測量cpu溫度溫

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[導(dǎo)讀] 一般來說，時(shí)鐘頻率跑的越快，則CPU每秒所能完成的運(yùn)算次數(shù)就越多，性能自然更好，但是，隨著時(shí)鐘頻率的增加，CPU就會(huì)變得越來越熱，這是CPU內(nèi)部CMOS管耗散功率加大的體現(xiàn)，過高的溫度會(huì)影響系統(tǒng)的運(yùn)行

一般來說，時(shí)鐘頻率跑的越快，則CPU每秒所能完成的運(yùn)算次數(shù)就越多，性能自然更好，但是，隨著時(shí)鐘頻率的增加，CPU就會(huì)變得越來越熱，這是CPU內(nèi)部CMOS管耗散功率加大的體現(xiàn)，過高的溫度會(huì)影響系統(tǒng)的運(yùn)行，所以有必要采取措施來“監(jiān)控”CPU的溫度，把它限制在一定溫度范圍內(nèi)，以確保CPU的可靠運(yùn)行。

由于二極管制造工藝的特殊性，我們可以利用二極管的伏安特性來測量CPU的溫度，它的伏安特性如下圖：

眾所周知，將PN結(jié)用外殼封裝起來，并加上電極引線就構(gòu)成了半導(dǎo)體二極管，簡稱為二極管。由P區(qū)引出的電極為陽極，由N區(qū)引出的電極為陰極，如下圖所示，

溫度對二極管的性能有較大的影響，這是由于半導(dǎo)體材料的特性所致，溫度升高時(shí)，二極管的正向壓降將減小，每增加1oC，正向壓降減小約2mV，可以從下圖看出，

由半導(dǎo)體理論可以得出，PN結(jié)所加端電壓u與流過它的電流i的關(guān)系為：

其中， Is為反向飽和電流，對于硅材料來說，Is約為10pA;

q為電子的電量，q=1.6*10-9C；

k是玻耳茨曼常數(shù)，k=1.38*10-23 J/K；

T為絕對溫度，

kT/q可以用UT來代替，則

常溫下，即T=300K時(shí)，UT約為26mV。

對于足夠大的電壓，二極管方程可以近似寫成：

那么，二極管兩端的電壓可以推導(dǎo)出為：