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利用CMOS構建溫度傳感器一般有2種途徑。其一是利用MOS管的亞閾值區構造MOS管的PTAT，靈敏度可達1.32mV/℃，但對偏置源的依賴有100mV/V，且高溫下會產生漏電，因對閾值電壓VT依賴大，在高性能要求時，必須有大范圍的微調和校準，不具備長期穩定性；另一途徑是通過強反型狀態下，MOS管的載流子遷移率μ與VT和溫度的關系加以測量。基于此有5種設計溫度傳感器方案：即只基于μ隨溫度的改變；只基于VT隨溫度的改變；同時考慮VT和μ2個變量；利用MOS器件的零溫度系數點；以及利用邏輯門延時隨溫度增加的原理來構建的數字環振。
方案一過于粗略，已趨淘汰；方案二的最大缺陷是輸出沒有驅動能力，若采用運算放大器，則需要用到電平移動電路以及恒壓源。當NMOS接成二極管形式，則隨溫度變化得到的電流I隨VGS變化的一簇曲線存在一個公共的交點，即ZTC點；基于方案四可以很容易得到不隨溫度變化的參考電壓源或者溫度傳感器，但因為需要調整摻雜濃度，對工藝有一定的特殊要求。對于只提供門電路單元的數字電路設計來說，模擬電路結構的溫度傳感器是很難實現的，通過對各類結構的數字環振加以研究，得到了在-50～150℃范圍內線性度誤差小于0.2%的溫度傳感器。
CMOS溫度傳感器和基于寄生BJT的溫度傳感器相比的主要優勢在于模型精確，受封裝影響小，在AC電源下襯底漏電小，且占用芯片面積小等優勢，但其主要的缺點是受工藝波動的影響要大于后者，所以，產業界目前仍普遍采用CVBT技術。