一个基于振荡器的4H-SiC CMOS温度传感器,从298 K到573 K运行
Nicola Rinaldi1, Rosalba Liguori1, Alexander May2
1Department of Industrial Engineering, University of Salerno, Via Giovanni Paolo II, 132, 84084 Fisciano, SA, Italy.
Sensors (Basel, Switzerland)
|December 23, 2023
概括
这项研究引入了一种新的4H-SiC CMOS振荡器电路,用于高温传感高达573K. 该传感器表现出近线性频率-温度特性,适合高级应用.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电气工程 电气工程
- 半导体设备 半导体设备
背景情况:
- 高温环境需要强大的传感解决方案.
- 现有的传感器在极端温度范围内可能面临限制.
- 碳化 (SiC) CMOS技术为高温操作提供了潜力.
研究的目的:
- 开发和描述使用4H-SiC CMOS振荡器电路的温度传感器.
- 为了评估传感器在广泛的温度范围内 (298 K到573 K) 的性能.
- 分析制造变化对传感器精度的影响.
主要方法:
- 一个4H-SiC CMOS振荡器电路的设计,在20V偏差和90kHz工作.
- 开发频率-温度依赖的分析模型.
- 使用Verilog-A BSIM4SiC模型进行数值模拟.
- 蒙特卡洛分析用于评估制造过程的影响.
主要成果:
- 实现了近线性频率-温度特征,R2 > 0.9681.1.
- 在VDD = 12.5V时观察到的最大R2为0.9992.
- 蒙特卡洛分析显示,在值电压和通道移动性20%的变异时,偏差为17.4%.
- 一点校准导致15V的温度误差为+8.8K和-5.8K.
结论:
- 拟议的4H-SiC CMOS振荡器电路是用于高温传感的可行解决方案.
- 传感器在校准后表现出良好的线性和可接受的准确性.
- 该技术表现出对制造变化的弹性,这对于可靠部署至关重要.


