Utilizamos muchos diodos Schottky SR106 para medir la temperatura del helio líquido (4K-20K) donde trabajo. Son geniales y baratos como el infierno.
Necesitas una fuente de corriente constante (usamos 10 o 100 uA, principalmente para reducir el calentamiento y el hervido), y realmente deberías usar conexiones de 4 hilos , pero todo lo que realmente necesita para la electrónica son el diodo y el amplificador operacional para la fuente de corriente, un amplificador de instrumentación para leer el voltaje y un puñado de pasivos.
El bit difícil es la calibración, pero asumiendo que tienes un medidor de temperatura que funciona a esa temperatura, puedes usarlo como un estándar de transferencia.
En realidad, tenemos algunos de los fantasmas, diodos costosos específicos de crio como @ user16653 mencionados en los comentarios a la respuesta de @Theran, y realmente no se distinguen de los sensores caseros y baratos, que es solo un SR106 epoxied en un Bloque de cobre pequeño, para facilitar la sujeción térmica del dispositivo bajo prueba.
La principal ventaja de los sensores de crio diodo comerciales es que están calibrados, pero si tiene uno que está calibrado, puede usarlo como un estándar de transferencia para calibrar todos sus otros sensores caseros con bastante facilidad, y en ese punto, todos trabajan el mismo.
Este circuito es una fuente de corriente de precisión para conducir un diodo en un sistema criogénico.
Básicamente, hay una referencia de precisión de -10V (no se muestra. Tenga en cuenta que la referencia es negativa ) que aparece a la derecha. Se divide en VR1 y se almacena en búfer a través de U1B.
Ahora, U1A se esforzará por mantener el voltaje en sus entradas igual, ya que tenemos la salida conectada de nuevo a la entrada negativa (a través del diodo).
Esto significa que la tensión en el pin 2 del U1 se mantendrá muy, muy cerca de 0V. Sin embargo, no * la corriente puede fluir dentro o fuera de la entrada del amplificador operacional (son de alta impedancia), y la corriente no puede fluir a través de C1, por lo que básicamente es la única ruta para que la corriente fluya hacia el nodo de suma negativa del op-amp U1A es a través del diodo.
Por lo tanto, la corriente que fluye a través de R6 es igual ** a la corriente que fluye a través del diodo. Como conocemos el voltaje en el pin (funcionalmente es 0V), podemos calcular fácilmente la corriente del diodo, ya que conocemos el voltaje en TPC y la resistencia de R6.
C1 reduce el ancho de banda del bucle, para mantener el circuito estable. Podría reducir su valor de forma experimental hasta que el circuito oscile, si necesita mucho ancho de banda, pero eso parece poco probable para una aplicación térmica.
R10 está justo ahí para proteger el amplificador operacional en caso de que ocurra algo estúpido, como que los cables de salida se cortocircuiten.
Tenga en cuenta que necesita una referencia de voltaje negativo bastante decente, ya que la deriva en su referencia de voltaje negativo dará como resultado directamente una deriva en su corriente de polarización, causando mediciones incorrectas.
También debes usar una resistencia de tempco decentemente baja para R6 (película de metal como mínimo).
En las aplicaciones del mundo real, simplemente coloqué un amperímetro de precisión en lugar de D1 y ajusté la olla para obtener la corriente que quería, en lugar de molestarme en calcularla a partir de las matemáticas, pero cualquiera de los dos enfoques funcionaría.
También debes usar un decente, baja compensación & corriente baja de polarización op-amp. Los dispositivos analógicos hacen muchas partes agradables.
* técnicamente, una corriente extremadamente pequeña fluye dentro o fuera de las entradas de todos los amplificadores operacionales del mundo real. Si está utilizando un amplificador operacional moderno de baja corriente de polarización, es lo suficientemente pequeño como para que lo ignoremos aquí.
** vea la nota anterior sobre las corrientes de polarización de entrada del amplificador operacional.
