温度传感器、传感器装置及制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种温度传感器、一种传感器装置以及一种用于温度传感器的制造方法。
【背景技术】
[0002]当今存在多种微机电传感器、所谓的MEMS传感器。MEMS传感器例如可以用于检测加速度、压力等等。
[0003]压力传感器例如用于消费设备一一如手机、家用设备、燃气警报器等等。
[0004]在基于MEMS的压力传感器中，由电阻构成的测量桥通常施加在可以在压力下弹性变形的膜片上。
[0005]DE 102 31 727 Al示例性地示出这种压力传感器。
[0006]电阻测量桥通常由四个交替环绕布置的横向且纵向压力敏感的压阻元件组成。膜片的弯曲导致相邻电阻的反向的电阻变化并且因此导致变化的桥电压。
[0007]所述测量桥的电阻通常是非常温度敏感的。用于处理温度波动的通常的方法是通过电阻桥自身或者二极管的温度的测量。然而，在此可以求取膜片的仅仅平均温度。但是，膜片上的温度梯度是特别关键的，因为在此不再能在温度引起的和压力引起的电阻变化之间进行区分。所述温度梯度例如通过相邻的功率强化的构件的运行引起。
[0008]为了求取温度梯度，需要至少2个不同的温度敏感的元件、通常二极管或者电阻。这不仅在MEMS传感器元件上而且在分析处理回路上需要用于每一个二极管的附加的结构空间和附加的连接盘。
【发明内容】
[0009]本发明公开一种具有权利要求1的特征的温度传感器、一种具有权利要求7的特征的传感器装置以及一种具有权利要求9的特征的制造方法。
[0010]因此设置:
[0011]温度传感器:具有正的供电连接端和负的供电连接端；具有至少两个二极管，它们在正的供电连接端和负的供电连接端之间在电方面以导通方向串联地布置；具有布置在所述至少两个二极管之间的测量连接端；具有可控制的电流源，所述可控制的电流源与测量连接端耦合并且构造用于在测量连接端上施加正电流和负电流；具有分析处理装置，所述分析处理装置构造用于对于电流源的正电流并且对于电流源的负电流检测测量连接端上的电压并且根据所检测的电压分别计算温度。
[0012]此外设置:
[0013]传感器装置具有至少一个构造用于检测物理参量的温度相关的传感器元件并且具有根据本发明的温度传感器。
[0014]最后设置:
[0015]用于制造根据本发明的温度传感器的制造方法，所述制造方法具有:提供正的供电连接端和负的供电连接端的步骤，在正的供电连接端和负的供电连接端之间在电方面以导通方向串联地布置至少两个二极管的步骤，在至少两个二极管之间布置测量连接端的步骤，将构造用于在所述测量连接端上施加正电流和负电流的可控制的电流源与测量连接端耦合的步骤，以及将分析处理装置与测量连接端耦合的步骤，所述分析处理装置构造用于对于电流源的正电流并且对于电流源的负电流检测测量连接端上的电压并且根据所检测的电压分别计算温度的步骤。
[0016]本发明的优点
[0017]本发明所基于的认识在于，在基于MEMS的传感器的领域或者半导体技术的领域上的微型化比结构与连接技术中的微型化更快速地发展。因此，与用于温度测量的原本的基于MEMS的传感器元件或者半导体测量元件相比，连接盘的空间需求始终逐渐增加，从而尝试小地保持连接盘的数量。
[0018]现在，本发明所基于的构思在于，考虑所述认识并且设置以下可能性:在所述可能性中可以借助单个连接盘检测多个温度。
[0019]为此本发明设置，在温度传感器中由多个在电方面串联布置的二极管组成。测量连接端布置在由二极管组成的串联电路中并且与电流源耦合。
[0020]电流源在测量连接端上分别产生正电流或者负电流，而分析处理装置检测正电流和负电流处的测量连接端上的电压。正电流意味着，电流流入到测量连接端中，而负电流意味着，电流从测量连接端流出。
[0021]如果电流源向测量连接端输出正电流，则测量连接端上的电势升高。因此，在由二极管组成的串联电路的正的供电连接端和测量连接端之间仅仅没有流过或者仅仅流过非常小的电流。
[0022]与此相反，如果电流源向测量连接端输出负电流，则测量连接端上的电势下降。因此，在测量连接端和由二极管组成的串联电路的负的供电连接端之间仅仅没有流过或者仅仅流过非常小的电流。
[0023]因此，可以分别检测串联电路的二极管的一部分上的电压降。如果将测量连接端和正的供电连接端之间的二极管以及测量连接端和负的供电连接端之间的二极管布置在不同地点处，因此可以借助仅仅一个测量连接端检测两个不同的温度。
[0024]根据本发明的传感器装置例如可以是压力传感器的基于MEMS的测量桥。如果在所述测量桥中使用根据本发明的温度传感器，可以借助仅仅一个测量连接端来检测测量桥的不同点处的不同温度。
[0025]由从属权利要求以及参照附图的描述得出有利的实施方式和扩展方案。
[0026]在一种实施方式中设置偶数个二极管，它们在电方面串联地布置。测量连接端尤其可以布置在串联的中间。由此，实现温度传感器的对称的构造，所述对称的构造简化分析处理。
[0027]在一种实施方式中，二极管的数量根据在正的供电连接端和负的供电连接端之间施加的电压如此构造，使得流过二极管的电流不超过第一阈值。流过二极管的电流理解为当没有电流从电流源输送到测量连接端上时流过二极管的串联电路的电流。在此，第一阈值尤其位于例如测量桥的通常的测量电流以下，在所述测量桥上布置温度传感器，或者所述第一阈值相对于测量电流是可忽略地小的。
[0028]在一种实施方式中，正的供电连接端和测量连接端之间的二极管的数量以及测量连接端和负的供电连接端之间的二极管的数量如此构造，使得相应的最大可能的电压降分别位于施加在正的供电连接端和负的供电连接端之间的电压以下。这能够实现，借助温度传感器的运行电压进行精确的温度测量。
[0029]在一种实施方式中，二极管的数量如此构造，使得在正的供电连接端和测量连接端之间的二极管上的或者在测量连接端和负的供电连接端之间的二极管上的相应的最大可能的电压降相应于施加在正的供电连接端和负的供电连接端之间的电压减去分析处理装置的饱和电压。这能够实现充分利用大的测量范围。
[0030]在一种实施方式中，分析处理装置构造用于如此控制可控制的电流源，使得测量连接端上的电压值位于施加在正的供电连接端和负的供电连接端之间的电压减去分析处理装置的饱和电压以下。这能够实现，控制经过二极管的串联电路的部分的电流或者调节工作点。
[0031]在一种实施方式中，温度相关的传感器元件构造为微机电压力传感器元件和/或气体传感器。这能够实现本发明在不同应用中的使用。
[0032]只要有意义，就能够任意相互组合所描述的构型和扩展方案。本发明的其他可能的构型、扩展方案和实现也包括先前或者以下在实施例方面所描述的本发明特征的没有明确描述的组合。在此特别地，本领域技术人员也将单个方面作为改进或补充添加至本发明的相应的基本形式。
【附图说明】
[0033]以下，借助在附图的示意图中所说明的实施例详细阐述本发明。附图示出:
[0034]图1:根据本发明的温度传感器的一种实施方式的框图；
[0035]图2:根据本发明的传感器装置的一种实施方式的框图；
[0036]图3:根据本发明的方法的一种实施方式的流程图。
[0037]只要没有其他说明，在所有附图中相同或功能相同的元件和设别设置有相同的参考标记。
[0038]二极管特征