Kami menggunakan banyak dioda SR106 Schottky tua-polos untuk mengukur suhu helium cair (4K-20K) tempat saya bekerja. Mereka hebat, dan murah sekali.
Anda memerlukan sumber arus konstan (kami menggunakan 10 atau 100 uA, sebagian besar untuk mengurangi pemanasan dan boiloff), dan Anda benar-benar harus menggunakan koneksi 4-kawat , tetapi semua yang benar-benar Anda butuhkan untuk elektronik adalah dioda, dan op-amp untuk sumber arus, amp instrumentasi untuk membaca tegangan balik, dan segelintir pasif.
Bit yang rumit adalah kalibrasi, tetapi dengan asumsi Anda memiliki pengukur suhu yang berfungsi pada suhu tersebut, Anda bisa menggunakannya sebagai standar transfer.
Kami sebenarnya memiliki beberapa fancypants, dioda spesifik cryo mahal seperti @ user16653 yang disebutkan dalam komentar untuk jawaban @ Theran, dan mereka benar-benar tidak dapat dibedakan dari sensor murah buatan sendiri yang hanya SR106 yang dioxox menjadi blok tembaga kecil. , untuk memudahkan mengikat secara termal ke perangkat yang sedang diuji.
Keuntungan utama dari sensor dioda cryo komersial adalah mereka dikalibrasi, tetapi jika Anda memiliki satu yang dikalibrasi, Anda dapat menggunakannya sebagai standar transfer untuk mengkalibrasi semua sensor buatan sendiri lainnya dengan mudah, dan pada saat itu, semuanya bekerja dengan baik. sama.
Sirkuit ini adalah sumber arus presisi untuk mengemudi dioda dalam sistem kriogenik.
Pada dasarnya, ada referensi presisi -10V (tidak ditampilkan. Perhatikan bahwa referensi negatif ) yang masuk di sebelah kanan. Ini dibagi dalam VR1, dan buffered melalui U1B.
Sekarang, U1A akan berusaha untuk menjaga agar tegangan pada inputnya tetap sama, karena kita memiliki output yang terhubung kembali ke input negatif (melalui dioda).
Ini berarti bahwa tegangan pada pin 2 dari U1 akan dipertahankan sangat, sangat dekat dengan 0V. Namun, tidak ada arus * dapat mengalir masuk atau keluar dari input op-amp (mereka impedansi tinggi), dan tidak ada arus yang dapat mengalir melalui C1, jadi pada dasarnya satu-satunya jalur untuk arus mengalir ke simpul penjumlahan negatif dari op-amp U1A melalui dioda.
Oleh karena itu, arus yang mengalir melalui R6 adalah ** sama dengan arus yang mengalir melalui dioda. Karena kita tahu tegangan pada pin (secara fungsional itu 0V), kita dapat dengan mudah menghitung arus dioda, karena kita tahu tegangan pada TPC, dan resistansi R6.
C1 mengurangi loop bandwidth, untuk menjaga sirkuit tetap stabil. Anda dapat secara eksperimental mengurangi nilainya sampai sirkuit berosilasi, jika Anda membutuhkan banyak bandwidth, tetapi itu tampaknya tidak mungkin untuk aplikasi termal.
R10 ada di sana untuk melindungi op-amp jika terjadi sesuatu yang bodoh, seperti keluaran yang disingkat.
Perhatikan bahwa Anda memerlukan referensi tegangan negatif yang cukup baik, karena penyimpangan dalam referensi tegangan negatif Anda secara langsung akan mengakibatkan penyimpangan dalam arus bias Anda, menyebabkan pengukuran yang salah.
Anda juga harus menggunakan resistor tempco rendah yang layak untuk R6 (minimum film metal).
Dalam aplikasi dunia nyata, saya hanya memasukkan ammeter presisi di tempat D1, dan menyetel pot untuk mendapatkan arus yang saya inginkan, daripada repot-repot menghitungnya dari matematika, tetapi pendekatan mana pun akan berhasil.
Anda juga harus menggunakan op-amp arus yang layak, offset rendah & bias rendah. Perangkat analog menghasilkan banyak bagian yang bagus.
* Secara teknis, arus yang sangat kecil mengalir masuk atau keluar dari input semua op-amp dunia nyata. Jika Anda menggunakan op-amp modern, arus bias rendah, itu cukup kecil sehingga kami abaikan di sini.
** Lihat catatan di atas tentang arus bias input op-amp.
