一种基于热电堆的设备的自检系统及自检电路技术方案

本实用新型专利技术提供一种基于热电堆的设备的自检系统及自检电路，自检电路包括：电源控制电路，其被配置为施加电压或者电流激励通过热电堆，并在热电堆的温度升高到预设温度时，关闭对热电堆的激励；电压测量电路，其被配置为在电源控制电路关闭对热电堆的激励时，测量热电堆的输出电压的变化曲线；信号处理电路，其被配置为基于热电堆的输出电压的变化曲线计算出热电堆的降温响应时间；基于降温响应时间判定基于热电堆的设备是否合格。与现有技术相比，本实用新型专利技术在自检模式时，提供电压或者电流激励通过热电堆以使其升温，并通过记录和计算出热电堆的降温的响应时间来实现自检的功能，判断芯片的状态。判断芯片的状态。判断芯片的状态。

【技术实现步骤摘要】
一种基于热电堆的设备的自检系统及自检电路


[0001]本技术涉及MEMS(Micro
‑
Electro
‑
Mechanical System，微机电系统)器件领域，尤其涉及一种基于热电堆的设备的自检系统及自检电路。

技术介绍

[0002]红外传感器生产和使用过程中，不可避免的会有不良器件产生，为了能够方便的、及时的发现问题，保证红外测试的准确性，红外传感器应该具备自我检测功能。通常的技术方案，有的需要额外设置专用于自检的发热单元来产生激励，占据了宝贵的敏感区域面积。有的则需要传感器热电堆分区加热后，相互测量输出的绝对值。上述方法能够起到一定程度的检测作用，但无法测试和分辨到诸如刻蚀是否干净，封装是否漏气，气体成分是否正确等重要的失效模式。
[0003]因此，有必要提出一种新技术方案来克服上述问题。

技术实现思路

[0004]本技术的目的之一在于提供一种基于热电堆的设备的自检系统及自检电路，其无需额外设置专门的发热单元，就可以实现对基于热电堆的设备的自检。
[0005]根据本技术的第一个方面，本技术提供一种基于热电堆的设备的自检电路，其包括：电源控制电路，其被配置为在进入自检模式时施加电压或者电流激励通过热电堆，以使所述热电堆升温，并在所述热电堆的温度升高到预设温度时，关闭对所述热电堆的激励；电压测量电路，其被配置为在所述电源控制电路关闭对所述热电堆的激励时，测量所述热电堆的输出电压的变化曲线；信号处理电路，其被配置为基于所述热电堆的输出电压的变化曲线计算出所述热电堆的降温响应时间；其还被配置为基于所述降温响应时间判定所述基于热电堆的设备是否合格。
[0006]根据本技术的第二个方面，本技术提供一种基于热电堆的设备的自检系统，其包括：基于热电堆的设备和自检电路，所述自检电路包括：电源控制电路，其被配置为在进入自检模式时施加电压或者电流激励通过热电堆，以使所述热电堆升温，并在所述热电堆的温度升高到预设温度时，关闭对所述热电堆的激励；电压测量电路，其被配置为在所述电源控制电路关闭对所述热电堆的激励时，测量所述热电堆的输出电压的变化曲线；信号处理电路，其被配置为基于所述热电堆的输出电压的变化曲线计算出所述热电堆的降温响应时间；其还被配置为基于所述降温响应时间判定所述基于热电堆的设备是否合格。
[0007]与现有技术相比，本技术在自检模式时，提供电压或者电流激励通过热电堆以使其升温，并通过记录和计算出热电堆的降温的响应时间来实现自检的功能，判断芯片的状态。
【附图说明】
[0008]为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要
使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0009]图1为本技术在一个实施例中的一种基于热电堆的设备的自检系统的电路示意图；
[0010]图2为本技术在一个实施例中如图1所示的自检电路的自检方法的流程示意图；
[0011]图3为本技术在一个实施例中如图1所示的电压测量电路测量出的典型的热电堆的自检输出曲线；
[0012]图4为一种典型的热电堆红外传感器的俯视图。
【具体实施方式】
[0013]为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。
[0014]此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本技术至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。除非特别说明，本文中的连接、相连、相接的表示电性连接的词均表示直接或间接电性相连。
[0015]请参考图1所示，其为本技术在一个实施例中的一种基于热电堆的设备的自检系统的电路示意图。图1所示的基于热电堆的设备的自检系统包括基于热电堆的设备110和自检电路120。
[0016]在图1所示的具体实施例中，所述基于热电堆的设备110为热电堆红外传感器。请参考图4所示，其为一种典型的热电堆红外传感器的俯视图。图4所示的热电堆红外传感器包括位于基底层(未图示)上的支撑和红外吸收涂层410，位于支撑和红外吸收涂层410中部的吸收区420，位于吸收区420周边的多个热电偶T1、T2、T3、T4，位于吸收区420内的红外吸收优化层430，以及分布于吸收区420内的多个刻蚀孔440，所述刻蚀孔440依次贯穿红外吸收优化层430、支撑和红外吸收涂层410至所述基底层。其中，多个热电偶T1、T2、T3、T4依次串联形成热电堆。
[0017]所述自检电路120包括电源控制电路122、电压测量电路124和信号处理电路(或微处理器)126。
[0018]所述电源控制电路122与所述热电堆红外传感器110相连，所述电源控制电路122被配置为：在进入自检模式时施加预先设定的电压或者电流激励通过热电堆，由于产生的焦耳热量，热电堆的温度会迅速升高到预设温度；在所述热电堆的温度升高到预设温度时，关闭对所述热电堆的激励(或停止向热电堆提供电压或电流激励)。例如，通过所述电源控制电路122施加一定控制的电压在热电堆上，由于焦耳效应，产生热量，热电堆的温度上升，其中
[0019][0020]P为施加在热电堆上的总功率，V为施加在热电堆上的电压，R为热电堆的总电阻。
[0021]所述电压测量电路124被配置为：在所述热电堆的温度升高到预设温度且电源控制电路122关闭对所述热电堆的激励时，测量所述热电堆的输出电压的变化曲线。
[0022]所述信号处理电路126被配置为：基于所述电压测量电路124测量到的所述热电堆的输出电压的变化曲线计算出所述热电堆的时间常数τ。所述热电堆的时间常数τ为：在所述热电堆的输出电压的变化曲线中，所述热电堆的输出电压从最大值衰减到最大值的1/e(或从最大值降低最大值的63.2％)时所需要的时间。
[0023]热电堆的输出电压的变化曲线(或热电堆的自检输出曲线)通常符合下述公式：
[0024][0025]其中，V为热电堆两端的输出电压(或自检输出电压)；e为自然常数，其值约为2.718281828459045；τ为热电堆的时间常数；t为所述热电堆的输出电压的衰减时间。
[0026]热电堆的时间常数τ＝R
×
C
ꢀꢀ
(3)，
[0027]其中，R为热电堆热阻，C为热电堆的热容。因此，热电堆的时间常数τ与所述热电堆红外传感器110内的气体和热电堆结构的比热容，密度和体积有关。
[0028]请参考图3所示，其为本技术在一个实施例中如图1所示的电压测量电路124测量出的典型的热电堆的自检输出曲线。在图3所示的实施例中，示出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于热电堆的设备的自检电路，其特征在于，其包括：电源控制电路，其被配置为在进入自检模式时施加电压或者电流激励通过热电堆，以使所述热电堆升温，并在所述热电堆的温度升高到预设温度时，关闭对所述热电堆的激励；电压测量电路，其被配置为在所述电源控制电路关闭对所述热电堆的激励时，测量所述热电堆的输出电压的变化曲线；信号处理电路，其被配置为基于所述热电堆的输出电压的变化曲线计算出所述热电堆的降温响应时间；其还被配置为基于所述降温响应时间判定所述基于热电堆的设备是否合格。2.根据权利要求1所述的基于热电堆的设备的自检电路，其特征在于，所述信号处理电路还被配置为，基于所述降温响应时间判定所述基于热电堆的设备的失效模式。3.根据权利要求1所述的基于热电堆的设备的自检电路，其特征在于，所述热电堆的降温响应时间为所述热电堆的时间常数τ，所述热电堆的时间常数τ为：在所述热电堆的输出电压的变化曲线中，所述热电堆的输出电压从最大值衰减到最大值的1/e所需要的时间。4.根据权利要求3所述的基于热电堆的设备的自检电路，其特征在于，“所述信号处理电路被配置为基于所述热电堆的时间常数τ判定所述基于热电堆的设备是否合格”包括：所述信号处理电路将所述热电堆的时间常数τ与参考时间常数进行对比，若在参考时间常数范围内，则判定器件合格；若不在所述参考时间常数范围内，则判...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌方舟，刘尧，蒋乐跃，储莉玲，
申请(专利权)人：美新半导体天津有限公司，
类型：新型
国别省市：