目的
今回の実習では、2個のダイオードを使って温度の差を検出するセンサー回路を設計します。
背景
ダイオードに一定の電流が流れている場合、ダイオードの順方向降下電圧VDは、温度が1℃上昇するごとに約2mV低下します。図1に示したのは、この特性を利用して温度の差を検出する簡単なセンサー回路です。2つのダイオードとしては、同じメーカーが提供する同じ品番の製品を使用します。両ダイオードには順方向のバイアスをかけ、値が同じ抵抗を使って、同じ温度のときに同じ値の電流が流れるようにします。ダイオードDSENSEは、温度を検出するセンサーとして使用します。一方のダイオードDREFは、一定の温度が維持される場所に配置し、リファレンスとして使用します。一定の温度としては、室温（25℃）を選択すればよいでしょう。このような構成により、両ダイオードには、温度の差に比例した電圧差VTEMPが生じます。
準備するもの
- アクティブ・ラーニング・モジュール「ADALM2000」
- ソルダーレス・ブレッドボード
- 抵抗：1kΩ（2個）
- 小信号ダイオード：1N914またはその類似品（2個）
説明
2個のダイオードを使って図1の回路を構成します。本稿では、ダイオードとして「1N914」を使用することを前提とします（図2）。
ハードウェアの設定
VTEMPの片側の端子には、オシロスコープのチャンネル1の入力1+を接続します。もう一方の端子には入力1-を接続します。ソフトウェア・パッケージ「Scopy」の電圧計機能またはオシロスコープ機能を使用し、「True RMS」測定画面を使ってVTEMPの値をモニタします。電圧計のオートレンジ機能を使うか、オシロスコープの「Volts/Div」目盛を最高精度（10mV）に設定し、チャンネル1がイネーブルであることを確認します。Vpは5Vの電源に接続します。
手順
ステップ1
まず、両方のダイオードが同じ温度に達するようにします。つまり、TSENSE = TREFの状態を作るということです。その条件下で測定した値をオフセット電圧TAMPとして記録しておきます。このオフセット電圧は後ほど使用します。つまり、温度差のある条件で測定した値からTAMPの値を差し引くということです。
ステップ2
センサーとして使用するダイオードDSENSEを指で挟み、強く押して暖めます。または、ストローを使ってDSENSEに直接暖かい息を吹きかけてもよいでしょう。VTEMPが安定するのを待ち、その値を記録します。
- 可能であれば、ダイオードDSENSEを薄いビニール袋に入れて冷たくなるまで氷水に浸します。再び、VTEMPが安定するのを待ち、その値を「水の氷点」の電圧として記録します。
- VTEMPの感度をmV/°Cで規定してください。
問題
- ダイオードの性質を表す式から、感度（mV/°C）を導き出すことはできますか。
- この構成におけるダイオードDREFの役割について説明してください。
答えはStudentZoneで確認できます。
