二極管測(cè)量CPU溫度的原理解析
簡(jiǎn)介:一般來(lái)說(shuō),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(lái)越熱,這是CPU內(nèi)部CMOS管耗散功率加大的體現(xiàn),過(guò)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(lái)“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。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/279567.htm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(lái)測(cè)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(lái),并加上電極引線就構(gòu)成了半導(dǎo)體二極管,簡(jiǎn)稱(chēng)為二極管。由P區(qū)引出的電極為陽(yáng)極,由N區(qū)引出的電極為陰極,如下圖所示,
溫度對(duì)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(guò)它的電流i的關(guān)系為:
其中, Is為反向飽和電流,對(duì)于硅材料來(lái)說(shuō),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(duì)溫度,
kT/q可以用UT來(lái)代替,則
常溫下,即T=300K時(shí),UT約為26mV。
對(duì)于足夠大的電壓,二極管方程可以近似寫(xiě)成:
那么,二極管兩端的電壓可以推導(dǎo)出為:
一個(gè)比較典型的應(yīng)用例子就是美信公司的MAX1617,它就是通過(guò)使得兩個(gè)不同的電流流過(guò)二極管,并比較所產(chǎn)生的電壓來(lái)測(cè)量CPU溫度的。
從MAX1617的Functional Block Diagram可以看出,為了測(cè)量溫度,MAX1617首先使電流iD1流過(guò)二極管,然后再使電流iD2流過(guò)二極管,所產(chǎn)生的電壓分別是uD1和uD2,它們的差為:
因此只要確定了iD1和iD2,那么上式中的電壓差就正比于絕對(duì)溫度了,也就達(dá)到了測(cè)量溫度的目的。
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