Мы используем много простых старых диодов Шоттки SR106 для измерения температуры жидкого гелия (4K-20K), где я работаю. Они великолепны и дешевы, как ад.
Вам нужен источник постоянного тока (мы используем 10 или 100 мкА, в основном для уменьшения нагрева и испарения), и вам действительно нужно использовать 4-проводные соединения , но все, что вам действительно нужно для электроники, это диод и операционный усилитель для источника тока - инструментальный усилитель для считывания напряжения и несколько пассивных элементов.
Хитрый момент - это калибровка, но, если у вас есть измеритель температуры, который работает при этой температуре, вы можете просто использовать его в качестве стандарта передачи.
На самом деле у нас есть несколько причудливых штанов, дорогих крио-специфичных диодов, таких как @ user16653, упомянутых в комментариях к ответу @ Theran, и они на самом деле не отличаются от дешевых самодельных датчиков, которые представляют собой просто SR106, эпоксидированный в маленький медный блок. , чтобы облегчить термическую привязку к тестируемому устройству.
Основное преимущество коммерческих крио-диодных датчиков заключается в том, что они откалиброваны, но если у вас есть один, который откалиброван, вы можете просто использовать его в качестве стандарта передачи, чтобы довольно легко откалибровать все ваши другие самодельные датчики, и в этот момент все они работают над тоже самое.
Эта схема является прецизионным источником тока для управления диодом в криогенной системе.
В принципе, есть -10В точность ссылка (не показано на рисунке. Обратите внимание , что ссылка отрицательный ) , который входит в справа. Он делится на VR1 и буферизируется через U1B.
Теперь U1A будет стремиться поддерживать напряжение на своих входах равным, так как мы подключили выход обратно к отрицательному входу (через диод).
Это означает, что напряжение на выводе 2 U1 будет поддерживаться очень, очень близко к 0 В. Тем не менее, ток * не может протекать через вход или выход операционного усилителя (они имеют высокий импеданс), и ток не может протекать через C1, поэтому в основном это единственный путь для тока, который протекает в отрицательный суммирующий узел операционного усилителя. U1A через диод.
Следовательно, ток, протекающий через R6, равен ** току, протекающему через диод. Поскольку мы знаем напряжение на выводе (функционально это 0 В), мы можем легко рассчитать ток диода, так как мы знаем напряжение на TPC и сопротивление R6.
C1 уменьшает полосу пропускания контура, чтобы поддерживать стабильность схемы. Вы можете экспериментально уменьшить его значение до тех пор, пока схема не начнет колебаться, если вам нужно много пропускной способности, но это кажется маловероятным для теплового применения.
R10 как раз для защиты операционного усилителя в случае чего-то глупого, например, замыкания выходных проводов.
Обратите внимание, что вам нужно довольно приличную ссылка отрицательного напряжения, так как дрейф в вашей ссылке отрицательного напряжения будет напрямую привести к дрейфу в вашем токе смещения, что приводит к погрешности измерения.
Вы также должны использовать прилично низкий темпко резистор для R6 (как минимум, металлическая пленка).
В реальных приложениях я просто вставил прецизионный амперметр вместо D1 и настроил горшок, чтобы получить желаемый ток, вместо того, чтобы потрудиться вычислить его из математики, но любой подход подойдет.
Вы также должны использовать приличный операционный усилитель с низким смещением и низким смещением тока. Аналоговые устройства делают много приятных деталей.
* технически очень малый ток протекает через входы или выходы всех реальных операционных усилителей. Если вы используете современный операционный усилитель с низким током смещения, он достаточно мал, чтобы его здесь игнорировать.
** см. выше примечание о входных токах смещения операционного усилителя.
