外接的一只雙極型晶體管作為敏感元件的數(shù)字式“遠端放置”溫度傳感器，是多年以來人們倚重的、用以檢測高速、高性能芯片(如微處理器、圖形處理器和FPGA等)溫度的一種敏感器件。對于保證最佳性能和防止災難性事故而言，精確的溫度監(jiān)控具有關鍵意義。溫度監(jiān)測裝置協(xié)助系統(tǒng)對風扇進行控制并實現(xiàn)時鐘減速(clock throttling)功能，以便讓高性能IC的工作溫度保持在必要的范圍之內(nèi)。溫度更高時，可以用它來關閉系統(tǒng)以防止出現(xiàn)故障。隨著性能和功率水平的提高，遠程溫度監(jiān)控功能變得越來越重要，其實現(xiàn)也越來越困難。

幾乎所有傳統(tǒng)數(shù)字溫度傳感器IC的上限都小于128℃，很多傳感器的極限都小于100℃。在許多情況下，傳統(tǒng)傳感器的極限已經(jīng)夠用了，但有時需要測量高達150℃的溫度，在這些情況下，需要采用寬測量范圍的溫度傳感器。

典型的數(shù)字式溫度傳感器IC以一個符號位和8個大小位來表示溫度，最低位表示的溫度為1℃，而最高位表示64℃。最高位為64℃的表示方法將最大的可測量溫度限制在128℃以下。

一個寬測量范圍溫度傳感器可以測量的量值應遠遠高出128℃這一極限——常常要達到150℃。采用權重為128℃的最高位是實現(xiàn)這一目標最方便的辦法，此時，溫度范圍被拓寬到255℃，遠遠超出了有用范圍。由于測量溫度的半導體結的特性限制，溫度在約150℃ 以上時測量精度會迅速降低。

對于電路板的溫度監(jiān)測而言，127℃以上的溫度是不可能遇到的。但微處理器、圖形處理器或FPGA等高功率芯片的溫度監(jiān)測需要更寬的測量范圍。

這些高功率IC的工作溫度高于通常的溫度范圍，故它們的監(jiān)測需要溫度范圍更寬的傳感器。最大的工作溫度與時鐘速度、工藝、器件封裝和各種設計因素有關。信號的完整性常常會隨著溫度的升高而降低，最后直到電路不能保證其性能指標為止。在很多CPU和圖形處理器中，出現(xiàn)這一問題的溫度大約為100℃，但在一些高性能電路中，正常的工作溫度范圍會擴展到145℃。由于芯片的最大絕對溫度接近工作范圍的上限，則進行溫度監(jiān)測、在必要時關閉系統(tǒng)以避免失效變得更為關鍵(圖1)。

在某些高性能處理器上，測溫二極管的物理特性會使測量到的溫度值發(fā)生偏差，換句話說，測量出的溫度將大大高于實際溫度。在這種情況下，溫度傳感器需要測量出的表觀溫度遠遠高于正常的工作溫度范圍。

遠程溫度敏感原理

通過一個“遠程二極管”測量溫度最常見的方法是：讓兩路不同的電流流過二極管，一般其比例約為10:1。(該二極管并非是1N4001之類的雙端器件，它實際上是一個連接成二極管形式的雙極型晶體管，雙引出端的二極管的理想因數(shù)并不適用于遠程二極管溫度傳感器)。該二極管對應于每個電流級的電壓值被測量出來，而溫度則根據(jù)如下方程求出：

該式中，IH是較高的二極管偏置電流，IL是較低的二極管偏置電流，VH是IH產(chǎn)生的二極管電壓，VL是IL產(chǎn)生的二極管電壓，n是二極管的理想因數(shù)，k是Boltzmann常數(shù)1.38x10-23J/o(K)，T是以oK為單位表示的溫度，q是一個電子的電荷量(1.60x10-19C)。如果IH/IL=10，上式可以簡化為VH- V L = 1.986 × 10-4 ×nT。

上式的“n”項稱為理想因數(shù)，它與工藝有密切關系，對于大多數(shù)晶體管，該量接近于1.0。一個遠程二極管溫度傳感器產(chǎn)生比例精確的電流，并測量出相應的電壓，然后對電壓測量值進行定標并對其所在的量級水平進行平移，從而產(chǎn)生溫度數(shù)據(jù)。其內(nèi)部的模擬－數(shù)字轉換器必須能夠精確的測量出小的電壓信號以及較大的共模數(shù)值；1℃的溫度變化伴隨著約200mV的信號。

雖然寬測量范圍遠程溫度傳感器對市場來說是個新鮮事物，但系統(tǒng)對它們的需求卻是明確無誤的。隨著系統(tǒng)新要求的提出，系統(tǒng)設計者們將會看到更多的、溫度測量范圍更寬的IC出現(xiàn)。