DE3321912A1

DE3321912A1 - Temperaturmess-transistorschaltung

Info

Publication number: DE3321912A1
Application number: DE19833321912
Authority: DE
Inventors: Katsumi Shimonoseki Yamaguchi Nagano
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-06-18
Filing date: 1983-06-16
Publication date: 1983-12-22
Also published as: DE3321912C2; JPH0153807B2; US4574205A; JPS58221507A

Description

Henkel, Pfenning, Feiler, Hänzel & Meinig

Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Kawasaki, Japan

Patentanwälte

European Patent Attorneys Zugelassene Vertreter vor dem Europäischen Patentamt

Dr phil G Henke'. München Dipl.-Ing. J. Pfenning. Berlin Dr. rer na*. L. Feiler, München Dipl.-Ing. W Hänzel München Dipl.-Phys K. H. Meinig. Berim Dr Ing. A. Butenschön. Berlin

Möhlstraße 37
D-8000 München 80

Tel-089/982085-87 Telex 0529802 hnk! d Telegramme eiiipsoid

58P268/wa

16. Juni 1983

Temperaturmeß-Transistorschaltung

Die Erfindung betrifft eine eine Temperaturkennlinie von Transistoren ausnutzende Temperaturmeß- oder -fühl-Transistorschaltung.

Es ist bekannt, einen thermischen Unterbrecher oder Schutzschalterkreis zum zwangsweisen Abschalten eines als Wärmequelle wirkenden Ausgangstransistors, wenn die Temperatur des Substrats (Trägers) eines integrierten Halbleiterschaltkreises (IC) über eine vorbestimmte Größe ansteigt, zu verwenden, um den Schaltkreis vor thermischer Beschädigung zu schützen. Ein solcher, in Fig. 1 dargestellter Schutzschalterkreis stützt sich auf die Temperaturkennlinie eines Transistors. Gemäß Fig. umfaßt eine Reihenschaltung eine Konstantstromquelle 1 und eine Zener-Diode 2, die mit in Sperrichtung gepolter Vorspannung (backward bias) zwischen eine Stromquellenklemme V__ und eine Masseklemme G geschaltet ist. Eine

Cw

andere Reihenschaltung mit Widerständen 3 und 4 ist parallel zur Zener-Diode 2 geschaltet. Ein Transistor 5 für Temperaturineßzwecke ist an seiner Basis mit einem die WideiBLände J uml 4 verbindenden Knotenpunkt B, an seinem Emitter mit der Masseklemme G und am Kollektor mit einer Ausgangsklemme OUT verbunden.

Wenn bei der Anordnung nach Fig. 1 die Spannung über die Zener-Diode 2 mit V„, die Widerstandswerte der Widerstände 3 und 4 mit R₃ bzw. R* und eine Spannung über den

Widerstand 4 mit V₄ vorausgesetzt werden, gilt folgende Gleichung:

R₄
V₄ = 'V₂ (1)

R3 + R₄

Wenn die Spannung V₄ eine Basis-Emitterspannung V_Rp5 des Transistors 5 übersteigt, fließt über den Kollektor des Transistors 5 ein Kollektorstrom (oder Ausgangsstrom) Ι_ουτ·

In Fig. 2, in welcher auf der Abszisse eine Absoluttemperatur T⁰C und auf der Ordinate die Spannungen ^VBE5 ^un(^ ^V4 ^auf9^etra9^en sind, gibt eine gerade Linie a die Temperaturkennlinie eines gewöhnlichen oder normalen Transistors an (als Änderung der Basis-Emitterspannung V_ßEc in Abhängigkeit von der Temperatur T⁰C). Eine andere Gerade b steht für eine Temperaturkennlinie der Zenerdiode 2 (als Änderung der Spannung V₄ in Abhängigkeit von der Temperatur T⁰C). Wie aus dieser graphischen Darstellung hervorgeht, besitzt die Zener-Diode 2 einen positiven Temperaturkoeffizienten (vgl. Linie b), während die Basis-Emitterspannung V_ßEc des Transistors 5 einen negativen Temperaturkoeffizienten besitzt (vgl. Linie a). Weiterhin läßt diese graphische Darstellung erkennen, daß dann, wenn die Temperatur einen Temperaturpunkt T_Q übersteigt, der Transistor 5 durchschaltet und den Kollektorstrom Ι_ουτ fließen läßt. Wenn ein nicht dargestellter, als Wärmequelle wirkenden Ausgangstransistor mit der Ausgangsklemme OUT verbunden ist, kann er mittels des Ausgangsstroms I_OUT abgeschaltet werden. Der thermische Schutzschalter vermag somit den integrierten Schaltkreis (IC) vor thermischer Be-Schädigung schützen.

Für den Betrieb der Schaltung nach Fig. 1 muß eine an der Stromquellenklemme V anliegende Spannung V höher sein als die Zener-Spannung V (etwa 6 V) der Zener-Diode 2. Diese Erfordernis ist jedoch bei integrierten Schaltkreisen unerwünscht, weil die Stromquellenspannung V für den integrierten Schaltkreis zur Verringerung des Stromverbrauchs verringert werden soll. Zudem beträgt der Temperaturkoeffizient der Zener-Spannung V„ nur 0,07 %/°C, so daß die Temperatur(ansprech)empfindlichkeit der gesamten Temperaturmeßschaltung gering ist.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Temperaturmeß-Transistorschaltung, die im Vergleich zur bisherigen Anordnung mit niedriger Stromquellenspannung und höherer Temperatur(ansprech)empfindlichkeit zu arbeiten vermag.

Diese Aufgabe wird bei einer Temperaturmeß-Transistorschaltung der angegebenen Art erfindungsgemäß gelöst durch einen ersten und einen zweiten Transistor, deren Basiselektroden zusammengeschaltet sind, durch Mittel zur Verbindung der Kollektoren der beiden Transistoren mit einer ersten Stromquellenklemme, durch Mittel zur Verbindung des Emitters des ersten Transistors mit einer zweiten Stromquellenklemme über zwei in Reihe geschaltete Widerstände, durch Mittel zur Verbindung des Emitters des zweiten Transistors mit der zweiten -Stromquellenklemme über einen dritten Widerstand, durch eine zwisehen einen die Basiselektroden von erstem und zweitem Transistor verbindenden Knotenpunkt und die erste Stromquellenklemme geschaltete Stromquelle oder -Versorgung, durch einen dritten Transistor, dessen Emitter mit dem Knotenpunkt zwischen den Basiselektroden von erstem und zweitem Transistor, dessen Kollektor mit der zweiten

■t-

Stromquellenklemme und dessen Basis mit einem Knotenpunkt zwischen erstem und zweitem Widerstand verbunden sind, und durch Mittel zur Abnahme (deriving) eines einer Temperatur entsprechenden Ausgangssignals vom Emitter des zweiten Transistors.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer bisherigen Temperaturmeß- oder -fühl-Transistorschaltung,

!5 Fig. 2 eine graphische Darstellung von Kennlinien zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Schaltbild einer Temperaturmeß-Transistorschaltung gemäß einer Ausführungsform der Er

findung;

Fig. 4 eine graphische Darstellung von Kennlinien zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 3,

Fig. 5 ein Schaltbild eines Versuchsbeispiels gemäß der Erfindung,

Fig. 6 eine graphische Darstellung von bei der Schaltung nach Fig. 5 gewonnenen Daten zum Vergleich mit theoretischen Werten oder Größen,

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Temperatur T⁰C des Transistors und der Basis-

Emitterspannung V_ßE unter Zugrundelegung des Kollektorstroms als Parameter,

Fig. 8 ein Schaltbild einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 9 ein Schaltbild noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung und
10

Fig. 10 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Die Fig. 1 und 2 sind eingangs bereits erläutert worden. 15

Gemäß Fig. 3 sind zwei npn-Transistoren 6 und 11 an den Basiselektroden und an den Kollektoren an einer Stromquellenklemme V zusammengeschaltet, die mit einer Strom-

CC

quellen- bzw. -Versorgungsspannung V gespeist wird.

CC Der Emitter des Transistors 6 ist über eine Reihenschaltung aus Widerständen 7 und 8 mit einer zweiten Stromquellenklemme, d.h. einer Masseklemme G, verbunden. Der Emitter des Transistors 11 ist über einen Widerstand 12 an die Masseklemme G angeschlossen. Eine Stromquelle 9 ist zwischen einen die Basiselektroden der Transistoren 6 und 11 verbindenden Knotenpunkt und die Stromquellenklemme V geschaltet. Die Basis eines pnp-Transistors

CC

10 ist mit einem Widerstände 7 und 8 verbindenden Knotenpunkt A verbunden, während der Emitter dieses Transistors an dem die Basiselektroden der Transistoren 6 und 11 verbindenden Knotenpunkt und sein Kollektor an der Masseklemme G liegen. Ein Transistor 13 ist mit seiner Basis an einen den Emitter des Transistors 11 und den Widerstand 12 verbindenden Knotenpunkt B, mit seinem Emitter an die Masseklemme G und mit seinem Kollektor an die Aus-

SO Il W

J₁ -4ο ·

gangsklemme OUT des Transistors 13 angeschlossen.

Es sei angenommen, daß bei der Schaltung nach Fig. 3 der Emitterschaltungs-Stromverstärkungsfaktor ß jedes Transistors 6, 10 und 11 ausreichend groß ist. Unter dieser Voraussetzung fließt ein dem Kollektorstrom Ig des Transistors 6 gleicher Strom über die Widerstände 7 und 8. Ein dem Kollektorstrom I₁₁ des Transistors 11 gleicher Strom fließt über den Widerstand 12. Weiterhin liegt die Summe einer Basis-Emitterspannung V_R„₆ des Transistors 6 und eines Spannungsabfalls über den Widerstand 7 an der Basis-Emitterstrecke des Transistors 10 an. In diesem Fall gilt die folgende Beziehung:

VßElO = V_BE6 + R7 ' 16 (2)

Darin bedeuten: V_ßEi0 = Basis-Emitterspannung des Transistors 10 und R₇ = Widerstandswert des Widerstands 7. Da die Spannung V_ an dem den Emitter des Transistors 11 und den Widerstand 12 verbindenden Knotenpunkt B niedrig ist, bestimmt sich im Sperrzustand des Transistors 10 eine Beziehung zwischen der Spannung V- am Knotenpunkt A und der Spannung V_ wie folgt:

V₅ = V_A + V_BE10 - V_BE11 (3)

Darin bedeutet: V_ßE11 = Basis-Emitterspannung des Transistors 11. Im Fall von V_ßE10 = V_ßEl1, ergibt sich durch ümordnung von Gleichung (3).

= V_B

(4)

Da die Spannungen V und V_ dem Spannungsabfall über jeden der Widerstände 8 und 12 gleich sind, lassen sich

folgende Gleichungen (5) und (6) aufstellen:

V_A = I₆ · R₈

V_B =

Darin stehen R_g und R₁₂ für die Widerstandswerte der Widerstände 8 bzw. 12. Im Fall von R_Q = R₁₀ gilt daher folgende Gleichung (7)

16 = ¹H <⁷>

Die Basis-Emitterspannung V_ßE eines Transistors, wenn dieser sich im aktiven Zustand bzw. Durchschaltzustand befindet, besimmt sich nach folgender Gleichung:

In obiger Gleichung bedeuten: g = Ladungsgröße eines Elektrons, k = Boltzmannsche Konstante, T = Absoluttemperatur, A = Emitterfläche und I = Sättigungstrom. Durch Umordnung von Gleichung (8) und (2) erhält man daher folgende Gleichung:

kT I₆

VßElO = * *n + R₇ . I₆ (9)

. Darin steht Ag für die Emitterfläche des Transistors 6, Anhand von Gleichung (8) erhält man

fc · ft

kT In

vbeii * * ^Än

q An · I₅ . „ j...

worm A₁₁ für

die Emitterfläche des Transistors 11 steht. Da weiterhin

^VBE10 ^{= V}BE11 ^{gilt/ läßt sicn aus} Gleichung (9) die folgende Gleichung ableiten:

kT In kT I₆

. in — = · Zn ^{+ R}7 * ¹O

q A₁₁ . I_s q A₆-I₃

(10)

Durch Einsetzen von Gleichung (10) in Gleichung (7) ergibt sich

. V_T A₆

I₆ = In = · An (11)

R₇ A₁₁

In obiger Gleichung bedeutet V™ eine thermische Spannung kT/q. Gleichung (11) läßt sich daher zu folgender Gleichung umschreiben:

V_T
¹S = ¹Il - ' An N (12)

Darin bedeutet: N = Verhältnis der Emitterfläche Ag des Transistors 6 zur Emitterfläche A₁₁ des Transistors 11.

Anhand der Beziehungen V₇. = I_c · R₀, V_D = I₁₁ ' R-n

A b öo 11 1Z

und V- = V_ß erhält man folgende Gleichung:

R₁₂

β Vb = · v_T · zn η

^R8

= · V_T . in N (13)

R7

332191

Wie sich aus obigem ergibt, wird am Emitter des Transistors 11 die Spannung V_ erhalten, die der Absoluttemperatur T⁰C proportional ist. Die für die Ableitung der Spannung V_ß gemäß Gleichung (13) erforderliche Stromquellenspannung V ist größer als die Summe aus einem Spannungsabfall über den Widerstand 12 und der Basis-Emitter spannung V_ßE1l, d.h. 1,2 V. Die erfindungsgemäße Temperaturmeß-Transistorschaltung kann daher mit einer niedrigeren Stromquellenspannung V als die

cc

bisherige Spannung nach Fig. 1 betrieben werden. Ein Temperaturkoeffizient 3V_ß/ 9T der Spannung V„ im Bereich der Normaltemperatür (T = 300 K) läßt sich durch folgende Gleichung ausdrücken:

3V_B T + 1

— ^s = 1,0033 . (14)

9T T

Hierdurch wird aufgezeigt, daß eine Änderung von V_ß in Abhängigkeit von der Temperatur + 0,33 %/°C beträgt, was im Vergleich zum Wert + 0,07 %/°C bei der bisherigen Schaltung außerordentlich groß ist.

Fig. 4 ist eine graphische Darstellung von Temperaturkennlinien c und d. In dieser graphischen Darstellung sind auf der Abszisse die Temperatur T⁰C und auf der Ordinate die Spannung V-. sowie die Basis-Emitter spannung aufgetragen. Die Linien c und d stehen für bzw. V_. Der Transistor 13 schaltet in einem über der Jd

Temperatur To⁰C liegenden Temperaturbereich durch. In diesem Temperaturbereich ist die Spannung V_ß höher als die Spannung V_ßE13 über den Transistor 13 fließt ein entsprechend bzw. in Anhängigkeit von der Temperatur erzeugter Kollektorstrom I₁3·

Im folgenden ist die Arbeitsweise der Temperaturmeß-Transistorschaltung gemäß Fig. 3 anhand einer in Fig. 5, welche Fig. 3 äquivalent ist, dargestellten Versuchsschaltung sowie anhand der Fig. 6 und 7 beschrieben. In Fig. 5 bezeichnet die Ziffer 9¹ einen der Stromquelle 9 gemäß Fig. 3 äquivalenten Widerstand. Das Verhältnis der Emitterfläche des Transistors 6 zu derjenigen des Transistors 11 ist mit 3 vorgegeben, und die Kollektorströme Ig und I₁₁ sind jeweils mit 100 μΑ gewählt. Der Widerstandswert R₇ des Widerstands 7 ist gemäß Gleichung

gewählt

(11) mit 283-Ω7. Die Spannungen V, und V_ß betragen jeweils 300 mV. Zu diesem Zweck sind die Widerstandswerte Rg und R₁₂ der Widerstände 8 bzw. 12 unter Zugrundelegung von Gleichungen (5) und (6) auf 3 k-Ω. eingestellt. Der Widerstandswert Rg, des Stromquellenwiderstands 9' ist mit 37 k .O. gewählt.

Fig. 6 veranschaulicht eine Änderung der Spannung V_ am Punkt B bei der Schaltung nach Fig. 5 in Abhängigkeit von der Temperatur. In der graphischen Darstellung von Fig. 6 sind auf der Abszisse die Temperatur T⁰C und auf der Ordinate eine Spannung V_ (= OUT) am Punkt B aufgetragen. Die Meßwerte sind darin durch eine Linie e dargestellt, während die entsprechenden theoretischen Werte oder Größen durch eine gestrichelte Linie f angegeben sind. Wie aus den Versuchsergebnissen hervorgeht, beträgt eine Abweichung zwischen dem Meßwert und einem theoretischen Wert, bezogen auf den theoretischen Wert bei 145⁰C, - 4,2 %, wodurch belegt wird, daß die Temperaturfolgecharakteristik der Spannung V_ß am Punkt B außerordentlich gut ist.

In Fig. 7 ist über dem Temperaturkennliniendiagramm eines Transistors eine Kennlinie h aufgetragen, die durch

Verbindung der Meßwerte für die Spannung V_ bei der Versuchsschaltung nach Fig. 5 erhalten wurde. In diesem Temperaturkennliniendiagramm sind die Temperatur T⁰C eines Transistors auf der Abszisse und die Basis-Emitterspannung V_ßE des Transistors auf der Ordinate aufgetragen, wobei der Kollektorstrom (in μΑ) des Transistors als Parameter herangezogen ist. Wenn beispielsweise der Transistors 13 gemäß Fig. 3 durch die Ausgangsspannung V_ß am Punkt B in äer Schaltung nach Fig. durchgeschaltet (driven) wird, wird der Kollektorstrom I₁₃ des Transistors 13 mit 10 μΑ gewählt. Dies bedeutet, daß der Kollektorstrom des Transistors 13 einer Linie g in Fig. 7 entspricht. Wenn unter diesen Bedingungen die Temperatur T (wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 7 angedeutet) 145° übersteigt, befindet sich der Transistor 13 (gemäß Fig. 3) in einem aktiven bzw. durchgeschalteten Zustand. Wenn eine nicht dargestellte Wärmequelle, z. B. ein Ausgangstransistor, mittels des Ausgangsstroms I₁₃ abgeschaltet bzw. gesperrt wird, wird ein bei 145⁰C ansprechender thermischer Schutzschalterkreis gebildet.

Fig. 8 ist ein Schaltbild einer Ausführungsform eines solchen thermischen Schutzschalterkreises. In Fig. 8 sind den Teilen von Fig. 3 entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet. Bei der dargestellten Anordnung ist eine Stromquelle 14 zwischen den Kollektor des Transistors 13 und die Stromquellenspannung

V geschaltet. Der Kollektor des Transistors 13 ist mit cc

der Basis des Ausgangstransistors 15 verbunden, der eine Wärmeerzeugungsquelle bildet. Bei einer Temperatur von 145⁰C oder darunter wird der Transistor 15 durch den Ausgangsstrom I₁ . der Stromquelle 14 angesteuert, so daß er sich im Durchschaltzustand befindet. Wenn jedoch die Temperatur des IC-Chips die Soll-Temperatur von 145⁰C über-

steigt, schaltet der Transistor 13 durch und nimmt den Ausgangsstrom I₁ , der Stromquelle 14 ab, so daß der Ausgangstransistor 15 sperrt. Als Ergebnis wird ein weiterer Anstieg der Temperatur des IC-Chips verhindert.

Fig. 9 ist ein Schaltbild einer dritten Ausführungsform der Erfindung mit einer Temperaturfühl- bzw. -meßschaltung zur Lieferung eines AusgangsStroms Ι_ΟϋΤ/ der einer Absoluttemperatur proportional ist. In Fig. 9 sind den Teilen von Fig. 3 entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet, so daß nur die unterschiedlichen Teile bzw. Abschnitte im folgenden erläutert sind. Bei dieser Ausführungsform ist ein Widerstand 9' zwischen die Stromquellenklemme V__ und einen die Basiselektroden

cc

der Transistoren 6 und 11 verbindenden Knotenpunkt eingeschaltet. Der Transistor 16 ist mit seinem Kollektor an einen die Widerstände 8 und 12 verbindenden Knotenpunkt sowie an seine Basis und mit dem Emitter an die Masseklemme G angeschlossen. Die Basis des Transistors

16 ist auch mit der Basis des Transistors 17 verbunden. Der Emitter des Transistors 17 ist an die Masseklemme G angeschlossen, während sein Kollektor mit der Ausgangsklemme OUT verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 10 liegt an der Masseklemme G. Die Transistoren 16 und

17 wirken unter Bildung einer Stromspiegelschaltung 20 zusammen.

Gemäß Fig. 9 ist der Ausgangsstrom Ι_ουτ des Transistors

17 der Summe aus den Kollektorströmen I_g und I₁₁ der

Transistoren 6 bzw. 11 gleich, so daß folgende Gleichung gilt:

lOUT = ¹O ^{+ 1}Il (15)

Anhand von Gleichung (12) läßt sich daher folgende Gleichung ableiten:

V_T
I_OÜT = 2 · · In N (16)

Da V_T = -~ · T gilt, ist die Größe I_QUT gemäß Gleichung (16) der Absoluttemperatur T proportional.

Bei den drei Ausfuhrungsformen gemäß Fig. 3, 8 und 9 ist das Verhältnis der Emitterfläche des Transistors 6 zu der jenigen des Transistors 11 auf N eingestellt. Dieses Verhältnis kann jedoch auch auf 1 gesetzt sein. Bei der An-Ordnung nach Fig. 10 ist das Verhältnis zwischen den Emitterflächen der Transistoren 6¹ und 11 mit 1 gewählt. In Fig. 10 sind die Widerstände 8 und 12 gemäß Fig. 3 mit 8' bzw. 12' bezeichnet. Wenn der Emittererdungs-Strom verstärkungsfaktor der einzelnen Transistoren 6', 10 und 11 ausreichend groß ist, bestimmt sich die Basis-Emitterspannung V_BE10 ^^es Transistors 10, wie in Gleichung (9), wie folgt:

kT I₆'
^VBE10 = * ^£n ^{+ R}7 ^#

A¹ i

In obiger Gleichung bedeuten: I_g, = Kollektorstrom des Transistors 6' und Ag, = Emitterfläche des Transistors 6¹. Wenn diese Spannung V__E1Q der Basis-Emitterspannung ^VBE11 ^{des Transistors} 11 gleich ist, ergibt sich:

In kT I₆-

· m — m . i_n _ _{+ R}

^ ^An · i_s q A₆- . i_s

(18)

Durch Umordnung von Gleichung (18) erhält man:

kT I₁₁ A₆'

R₇ · I₆ ¹ = . Zn · (19)

I₆'

Da A.. = Α,, gilt, läßt sich Gleichung (19) zu folgender Gleichung umschreiben:
10

(20) R₇ . I₆' = · An <²⁰⁾

¹O'

Hierbei sei angenommen, daß gilt:

I₁₁ = N - I₆' (21)

Durch Einsetzen von Gleichung (21) in Gleichung (20) erhält man:

!₆ · = _J: . · Zn N

R₇ q

V_T

= · An N

JJ·» «.··· \2.2.)

Gleichung (22) entspricht Gleichung (12).

Die Spannung V₇. am Knotenpunkt A zwischen den Widerstän-

XTl.

den 7 und 8¹ läßt sich durch folgende Gleichung (23),

die Spannung V_ß am Emitter des Transistors 11 durch folgende Gleichung (24) ausdrücken:

V_A = I₆' · R₈ ¹ (23)

V_B = In · Rl2* (24)

332191:

Für die Aufstellung oder Ableitung von Gleichung (13) wurde angenommen, daß V, = V_ß gilt. Um dieser Bedingung zu genügen, muß die folgende Beziehung zutreffen:

R₈' = .R₁₂'

ie¹

= N · R₁₂ ¹ (25)

Mit anderen Worten: wenn die 'Emitterflächen der Transistoren 11 und 6' einander gleich sind, muß der Widerstandswert Rg, des Widerstands 8· auf das N-fache des Widerstandswerts R₁₂1 des Widerstands 12' gesetzt werden.-Unter dieser Voraussetzung arbeitet die Schaltung gemäß dieser Ausführungsform auf genau dieselbe Weise wie dann, wenn das Emitterflächenverhältnis der Transistoren 6 und 11 gleich N ist. Bei Wahl der Widerstands werte Rg₁ und R₁₂I ^auf erwähnte Weise läßt sich die Spannung V_ß am Knotenpunkt B gemäß Fig. 10 durch folgende Gleichung ausdrücken:

^VB - R12' · 111 =

Wenn Gleichung (21) in die Gleichung für V_ß eingesetzt wird, ergibt sich

w- _ ^R8" „ ■

Wenn Gleichung (22) in diese Gleichung für V eingesetzt wird, erhält man folgende Gleichung:

R₈ · kT

V_B = · · in N (26)

R₇ q
35

Gleichung (26) entspricht Gleichung (13) und zeigt an, daß die Spannung V_ß der Absoluttemperatur T proportional ist. Wie im Fall der Ausführungsform nach Fig. 3 kann auch bei der £usführungsform gemäß Fig. 10 die Stromquellenspannung V klein und der Temperaturkoeffizient von V₀ groß sein.

Claims

β α 9 ' Patentansprüche

1. Temperaturmeß-Transistorschaltung, gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten Transistor (6, 11), deren Basiselektroden zusammengeschaltet sind, durch Mittel zur Verbindung der Kollektoren der beiden Transistoren mit einer ersten Stromquellenklemme <^Vcc>'

durch Mittel zur Verbindung des Emitters des ersten

Transistors (6) mit einer zweiten Stromquellenklemme (G) über zwei in Reihe geschaltete Widerstände (7, 8),

durch Mittel zur Verbindung des Emitters des zweiten Transistors (11) mit der zweiten Stromquellenklemme über einen dritten Widerstand (12),

durch eine zwischen einen die Basiselektroden von erstem und zweitem Transistor verbindenden Knotenpunkt und die erste Stromquellenklemme geschaltete Stromquelle oder -Versorgung (9),

durch einen dritten Transistor (10) , dessen Emitter

zwischen
mit dem Knotenpunkt/den Basiselektroden von erstem und zweitem Transistor, dessen Kollektor mit der zweiten Stromquellenklemme und dessen Basis mit einem Knotenpunkt zwischen erstem und zweitem Widerstand verbunden sind, und

durch Mittel zur Abnahme (deriving) eines einer Temperatur entsprechenden Ausgangssignals vom Emitter des zweiten Transistors.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Emitterfläche des ersten Transistors

(6) zu derjenigen des zweiten Transistors (11) gleich N ist (mit N = größer als 1).

3. Schaltung nach Anspruch 1_r dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Emitterfläche des ersten Transistors (6) zu derjenigen des zweiten Transistors (11) gleich 1 ist.

4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein vierter Transistor (13) vorgesehen ist, der an der Basis mit dem Emitter des zweiten Transistors, am Emitter mit der zweiten Stromquellenklemme (G) und am Kollektor mit der einen temperaturabhängigen Strom (I-o) liefernden Ausgangsklemme verbunden ist.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des vierten Transistors (13) über eine zweite Stromquelle oder -Versorgung (14) mit der ersten Stromquellenklemme (V ) verbunden und an die Basis

cc

eines als Ausgangstransistor (15) wirkenden fünften Transistors (15) angeschlossen ist.

6. Temperaturmeß-Transistorschaltung, insbesondere nach einem der vorangehenden Anspruch, gekennzeichnet durch einen ersten und einen zweiten Transistor (6, 11), deren Basiselektroden zusammengeschaltet sind, durch Mittel zur Verbindung der Kollektoren der beiden Transistoren (6, 11) mit einer ersten Stromquellenklemme (V ) ,
cc

durch einen dritten Transistor (16), der am Kollektor mit seiner Basis, über zwei in Reihe geschaltete Widerstände (7, 8) mit dem Emitter des ersten Transistors (6) sowie über einen dritten Widerstand (12) mit dem Emitter des zweiten Transistors (11) verbunden und am Emitter an eine zweite Stromquellenklemme (G) angeschlossen ist,

durch einen vierten Transistor (17) , der an der

Basis mit der Basis des dritten Transistors (16), am Emitter mit der zweiten Stromquellenklemme (G) und am Kollektor mit einer Ausgangsklemme (OUT) verbunden ist,

durch einen vierten, zwischen einen die Basiselektroden von erstem und zweitem Transistor (6, 11) verbindenden Knotenpunkt und die erste Stromquellenklemme (V ) eingeschalteten Widerstand (9') und cc

durch einen fünften Transistor (10), der am Emitter mit dem Knotenpunkt zwischen den Basiselektroden von erstem und zweitem Transistor, am Kollektor mit der zweiten Stromquellenklemme (G) und an der Basis mit einem Knotenpunkt zwischen erstem und zweitem Widerstand (7, 8) verbunden ist.

7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Emitterfläche des ersten Transistors (6) zu derjenigen des zweiten Transistors (11) gleich N, mit N = größer als 1, ist.