Obwód Brokawa a temperatura

Termometry półprzewodnikowe, czyli scalone, krzemowe czujniki temperatury, charakteryzują się dużą dokładnością, szerokim zakresem temperatur oraz niskim poborem prądu. Urządzenia te są powszechnie używane w sprzęcie elektronicznym. Działanie termometru jest oparte o zależność między temperaturą a napięciem przewodzenia krzemowej diody. Napięcie złącza jest funkcją natężenia prądu i powierzchni złącza półprzewodnikowego. Niezmienne napięcie wyjściowe można uzyskać, przy zasilaniu tym samym prądem dwóch złącz o różnej powierzchni.

Układ Brokawa to obwód napięcia szeroko stosowany w układach scalonych, z napięciem wyjściowym około 1,25 V z niską zależnością temperaturową. Ten konkretny obwód jest jednym z rodzajów źródeł referencji napięcia, nazwanym tak na cześć jego konstruktora Paula Brokawa, będącego autorem pierwszej publikacji na ten temat z 1974 roku. Podobnie jak wszystkie zależne od temperatury napięciowe źródła odniesienia, obwód ten zawiera wewnętrzne źródła napięcia, które posiadają dodatni oraz ujemny współczynnik temperaturowy. Dodając je można zniwelować zależność temperaturową. Dodatkowo, jedno z tych wewnętrznych źródeł może być używane jako czujnik temperatury – czyli termometr półprzewodnikowy. Temperatura będzie w tym przypadku jedynie produktem ubocznym, z tego powodu układy stabilizatorów napięcia są często wyposażone w dodatkowe wyjście temperaturowe.

Zakres temperatur termometru półprzewodnikowego jest relatywnie szeroki, mieści się między -40°C a 125°C. Jeśli chodzi o dokładność – wynosi ona 0,5°C – wykonuje on więc dosyć precyzyjne pomiary względem swoich zastosowań. Półprzewodnikowe czujniki temperatury są często wlutowywane w płytki drukowane urządzeń elektronicznych, gdzie mikroprocesor na bieżąco monitoruje temperaturę układu. Czujniki temperatury są również montowane w wielu sprzętach elektronicznych wykorzystywanych w gospodarstwie domowym, takich jak telewizory, aparaty fotograficzne czy smartfony. Algorytm nadzorujący temperaturę spowalnia bądź wyłącza urządzenia przy wykryciu przegrzania. Szerokie zastosowanie czujników temperatury z analogowym wyjściem ma miejsce w przenośnych urządzeniach zasilanych z akumulatorów. Dla ich bezpieczeństwa montuje się czujniki zabezpieczające przed przeładowaniem ogniw litowo-jonowych, co mogłoby skutkować uszkodzeniem, a nawet pożarem.

Obwód elektroniczny, taki jak układ Brokawa, może być zatem użyty do zmierzenia temperatury diody. Wynik pozostaje wiarygodny do około 125°C, gdy prądy upływowe stają się na tyle duże, że zakłócają pomiar. Powyżej tych temperatur zamiast krzemu można zastosować np. węglik krzemu.