Un sensor de temperatura de 28 mK de resolución, -0,45 °C / +0,51 °C de inexactitud que utiliza una arquitectura de...

Área de la Ciencia:

• Circuitos integrados
• Tecnología de sensores
• Dispositivos de semiconductores

Sus antecedentes:

• El control preciso de la temperatura es crucial para la electrónica moderna.
• Los sensores existentes a menudo se enfrentan a compensaciones entre el consumo de energía, el alcance y la precisión.
• La tecnología CMOS ofrece una plataforma escalable para la integración de sensores.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un sensor de temperatura todo CMOS con mayor precisión y bajo consumo de energía.
• Para lograr un amplio rango de temperatura de funcionamiento.
• Mejorar la resolución y la precisión de las mediciones de temperatura.

Principales métodos:

• Utilizando las características IV de subumbral de MOSFET y circuitos de sesgo de arranque automático.
• Generar tensiones complementarias dependientes de la temperatura (CTAT) y proporcionales a la temperatura absoluta (PTAT).
• Implementación de una arquitectura de convertidor de tensión a tiempo (VTC) de doble comparador.
• Utilizando una unidad lógica de control para el conteo preciso de intervalos.

Principales resultados:

• Se logra una alta linealidad y sensibilidad en la detección de temperatura.
• El sensor demostró una inexactitud de -0,45 °C/+0,51 °C (3σ) entre -40 °C y 130 °C.
• Se obtiene una alta resolución de 28 mK.
• Se ha demostrado un consumo de energía ultrabajo de 503 nW a 27 °C y 1 V.
• Se informó de una cifra de mérito (FoM) de 7,9 pJ·K2.

Conclusiones:

• El sensor de temperatura todo CMOS propuesto cumple efectivamente los requisitos de alta precisión y baja potencia.
• El nuevo diseño VTC y la lógica de control mejoran significativamente la precisión y la resolución de la medición.
• Este sensor es adecuado para aplicaciones que requieren un control de la temperatura eficiente y fiable.