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STS-30-DIS

器件型号:STS-30-DIS
器件类别:传感器   
厂商名称:Sensirion
标准:
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器件描述

HIGH ACCURACY DIGITAL TEMP SENSO

参数
产品属性属性值
传感器类型:数字,本地
检测温度 - 本地:0°C ~ 65°C
检测温度 - 远程:-
输出类型:I²C
电压 - 电源:2.4 V ~ 5.5 V
分辨率:16 b
特性:-
精度 - 最高(最低):±0.3°C
测试条件:25°C
工作温度:-40°C ~ 125°C
安装类型:表面贴装
封装/外壳:8-VFDFN 裸露焊盘
供应商器件封装:8-TDFN(2.5x2.5)

STS-30-DIS器件文档内容

Datasheet STS21

Temperature Sensor IC

           Fully calibrated

           Digital output, I2C interface

           Low power consumption

           Excellent long term stability

           DFN type package – reflow solderable

Product Summary

STS21, the new temperature sensor of Sensirion is about                              Every sensor is individually calibrated and tested. Lot

to set new standards in terms of size and intelligence:                              identification is printed on the sensor and an electronic

Embedded in a reflow solderable Dual Flat No leads                                   identification code is stored on the chip – which can be

(DFN) package of 3 x 3mm foot print and 1.1mm height it                              read             out  by   command.   Furthermore,    the  resolution  of

provides             calibrated,          linearized  signals    in   digital,  I2C  STS21 can be changed by command (11bit up to 14bit),

format.                                                                              low battery can be detected and a checksum helps to

Using the same CMOSens® technology as Sensirion‟s                                    improve communication reliability.

successful           and       industry       proven     SHT2x   humidity       and  With made improvements and the miniaturization of the

temperature               sensors,          the       STS21    offers      superior  sensor the performance-to-price ratio has been improved

performance               and        reliability.  The   ±0.2°C       temperature    –  and           eventually,     any  device  should  benefit  from    the

specification allows for implementation of the STS21 in                              cutting edge energy saving operation mode.

applications with high demands on temperature accuracy.

Dimensions                                                                           Sensor Chip

                         3.0                                                         STS21            features     a  generation       4C  CMOSens®       chip.

                                0.3 typ                                              Besides               the  band  gap  temperature     sensor,  the   chip
                              STS21  D0AC4
                                                                                     contains an amplifier, A/D converter, OTP memory and a

   2.0 typ  1.4 typ                           3.0                                    digital processing unit.

                               0.8 typ                                               Material Contents

                              2.2                                1.1

                                                                                     While the sensor itself is made of Silicon the sensors‟

                                              0.2                                    housing consists of a plated Cu lead-frame and green

                                                         Bottom View                 epoxy-based mold compound. The device is fully RoHS

                     0.4             0.3                     NC       VDD     SCL    and WEEE compliant, e.g. free of Pb, Cd and Hg.

   0.75

                                              0.4                                    Additional Information and Evaluation Kits

   1.5                    2.4

                                                                                     Additional            information     such    as  Application  Notes   is

                                                                                     available from the web page www.sensirion.com. For more

                     1.0        1.0                          NC       VSS     SDA    information                please     contact         Sensirion        via

                                                                                     info@sensirion.com.

Figure 1             Drawing of STS21 sensor package, dimensions are                 For STS21 two Evaluation Kits are available: EK-H4, a

given in mm (1mm = 0.039inch), tolerances are ±0.1mm. The                            four-channel device with Viewer Software, that also serves

die pad (center pad) is internally connected to VSS. The NC                          for data-logging, and a simple EK-H5 directly connecting

pads        must     be   left     floating.  VSS     =  GND,    SDA       =  DATA.  one sensor via USB port to a computer.

Numbering of E/O pads starts at lower right corner (indicated by

notch in die pad) and goes clockwise (compare Table 2).

www.sensirion.com                                                          Version 2 – December 2011                                                      1/12
Sensor Performance

Temperature Specification                                                        Electrical Specification

Parameter                 Condition  min        typ       max           Units    Parameter                  Conditions      min      typ   max         Units

Resolution1                  14 bit         0.01                        °C       Supply Voltage, VDD                        2.1      3.0   3.6              V

                             12 bit         0.04                        °C       Supply Current, IDD4       sleep mode               0.15  0.4         µA

Accuracy                     typ                0.2                     °C                                  measuring       200      300   330         µA

tolerance2                   max            see Figure 2                °C                                  sleep mode               0.5   1.2         µW

Repeatability                                   0.1                     °C       Power Dissipation4         measuring       0.6      0.9   1.0         mW

Operating Range           extended   -40                  125           °C                                  average 11bit            8.6               µW

Response Time3               63%         5                30            s        Communication              digital 2-wire interface, I2C protocol

Long Term Drift                             < 0.04                      °C/yr    Table 1        Electrical  specification.  For      absolute   maximum

                                                                                 values see Section 4.1 of Users Guide.

T (°C)

± 2.0                                                                            Packaging Information

                                                maximal tolerance

± 1.5                                           typical tolerance                Sensor Type         Packaging             Quantity       Order Number

                                                                                                Tape & Reel                 400            1-100811-01

± 1.0                                                                            STS21          Tape & Reel                1500            1-100812-01

                                                                                                Tape & Reel                5000            1-100832-01

± 0.5

± 0.0

       -40   -20          0  20      40     60       80            100  120

                                                     Temperature (°C)

Figure 2    Typical and maximal      tolerance for temperature sensor

in °C

                                                                                 This datasheet is subject to change and may be amended

1 Default measurement resolution is 14bit. It can be reduced to 13bit, 12bit or  without prior notice.

11bit by command to user register.

2 Accuracies are tested at Outgoing Quality Control at 25°C and 3.0V. Values     4 Min and max values of Supply Current and Power Dissipation are based on

exclude long term drift.                                                         fixed VDD = 3.0V and T<60°C. The average value is based on one 11bit

3 Response time depends on heat conductivity of sensor substrate.                measurement per second.

www.sensirion.com                                                  Version 2 –   December 2011                                                              2/12
Users Guide STS21

1                           Extended Specification                                          2    Application Information

1.1                         Electrical Specification                                        2.1            Soldering Instructions

Current consumption as given in Table 1 is dependent on                                     The DFN’s die pad (centre pad) and perimeter I/O pads

temperature and supply voltage VDD. For estimations on                                      are fabricated from a planar copper lead-frame by over-

energy consumption of the sensor Figures 3 and 4 may be                                     molding leaving the die pad and I/O pads exposed for

consulted. Please note that values given in these Figures                                   mechanical and electrical connection. Both the I/O pads

are of typical nature and the variance is considerable.                                     and die pad should be soldered to the PCB. In order to

                                                                                            prevent oxidation and optimize soldering, the bottom side

                            8                                                               of the sensor pads is plated with Ni/Pd/Au.

   Supply Current IDD (μA)  7                                                               On the PCB the I/O lands5 should be 0.2mm longer than

                            6                                                               the package I/O pads. Inward corners may be rounded to

                            5                                                               match the I/O pad shape. The I/O land width should match

                            4                                                               the DFN-package I/O-pads width 1:1 and the land for the

                            3                                                               die pad should match 1:1 with the DFN package – see

                            2                                                               Figure 5.

                            1                                                               The solder mask6 design for the land pattern preferably is

                            0                                                               of type Non-Solder Mask Defined (NSMD) with solder

                                0    20       40        60       80      100         120    mask openings larger than metal pads. For NSMD pads,

                                                                     Temperature (°C)       the  solder    mask       opening    should    be  about  120μm                to

Figure 3                        Typical dependency of supply current (sleep mode)           150μm larger than the pad size, providing a 60μm to 75μm

versus                      temperature   at  VDD  =    3.0V.    Please  note  that  the    design         clearance  between    the  copper   pad    and  solder

variance of these data can be above ±25% of displayed value.                                mask. Rounded portions of package pads should have a

                                                                                            matching rounded solder mask-opening shape to minimize

                                                                                            the risk of solder bridging. For the actual pad dimensions,

   (nA)                     20                                                              each pad on the PCB should have its own solder mask

   IDD                      18                                                              opening with a web of solder mask between adjacent

   Current                  16                                                              pads.

                            14                                                                                                 0.4    0.3

                                                                                                                                               0.2

   Supply                   12

                            10                                                                             0.7                                 0.4

                            8

                            6                                                                              1.5                   2.4

                                2.1  2.3      2.5  2.7      2.9  3.1     3.3   3.5

                                                                 Supply Voltage (VDD)                                                          0.2

Figure 4                        Typical dependency of supply current (sleep mode)                                           1.0       1.0

versus supply voltage at 25°C. Please note that deviations may

be up to ±50% of displayed value. Values at 60°C scale with a                               Figure 5       Recommended metal land pattern for STS21. Values

factor of about 15 (compare Table 1).                                                       in mm. Die pad (centre pad) may be left floating or be connected

                                                                                            to ground, NC pads shall be left floating. The outer dotted line

                                                                                            represents the outer dimension of the DFN package.

                                                                                            For solder paste printing a laser-cut, stainless steel stencil

                                                                                            with electro-polished trapezoidal walls and with 0.125mm

                                                                                            stencil thickness is recommended. For the I/O pads the

                                                                                            stencil apertures should be 0.1mm longer than PCB pads

                                                                                            and positioned with 0.1mm offset away from the centre of

                                                                                            5 The land pattern is understood to be the metal layer on the PCB, onto which

                                                                                            the DFN pads are soldered to.

                                                                                            6 The solder mask is understood to be the insulating layer on top of the PCB

                                                                                            covering the connecting lines.

www.sensirion.com                                                              Version 2 –  December 2011                                                  3/12
Datasheet STS21

the package. The die pad aperture should cover about 70                                 Furthermore, there are self-heating effects in case the

– 90% of the pad area – say up to 1.4mm x 2.3mm                                         measurement frequency is too high. To keep self heating

centered on the thermal land area. It can also be split in                              below 0.1°C, STS21 should not be active for more than

two openings.                                                                           10% of the time – e.g. maximum two measurements per

Due to the low mounted height of the DFN, “no clean”                                    second at 14bit accuracy shall be made.

type 3 solder paste7 is recommended as well as Nitrogen

purge during reflow.

             TP                                              tP

Temperature  TL                                          tL

             TS (max)

                                                                                        Figure 7 Top view of example of mounted STS21 with slits

                           preheating                critical zone                      milled into PCB to minimize heat transfer.

                                                                           Time

Figure 6         Soldering profile according to JEDEC standard. TP <=                   2.4            Light

260°C and tP < 30sec for Pb-free assembly. TL < 220°C and tL <                          The    STS21          is    not   light  sensitive.   Prolonged  direct

150sec. Ramp-up/down speeds shall be < 5°C/sec.                                         exposure to sunshine or strong UV radiation may age the

It is important to note that the diced edge or side faces of                            sensor.

the I/O pads may oxidise over time, therefore a solder fillet                           2.5            Wiring Considerations and Signal Integrity

may or may not form. Hence there is no guarantee for                                    Carrying the SCL and SDA signal parallel and in close

solder joint fillet heights of any kind.                                                proximity (e.g. in wires) for more than 10cm may result in

For soldering STS21, standard reflow soldering ovens may                                cross          talk   and   loss  of  communication.  This  may   be

be used. The sensor is qualified to withstand soldering                                 resolved by routing VDD and/or VSS between the two

profile          according  to     IPC/JEDEC         J-STD-020      with   peak         SDA signals and/or using shielded cables. Furthermore,

temperatures at 260°C during up to 30sec for Pb-free                                    slowing down SCL frequency will possibly improve signal

assembly in IR/Convection reflow ovens (see Figure 6).                                  integrity.           Power  supply       pins  (VDD,  VSS)  must  be

For manual soldering contact time must be limited to 5                                  decoupled with a 100nF capacitor – see next Section.

seconds at up to 350°C.

2.2              Storage Conditions and Handling Instructions                           3    Interface Specifications

Moisture         Sensitivity       Level  (MSL)      is  1,  according              to  Pin    Name                   Comment

IPC/JEDEC                  J-STD-020.     At    the  same           time,  it       is  1      SDA            Serial Data, bidirectional   4              3

recommended to further process the sensors within 1 year                                2      VSS            Ground

after date of delivery.                                                                 5      VDD            Supply Voltage               5              2

During storage, temperature shall be in the range of 10°C                               6      SCL            Serial Clock, bidirectional  6              1

– 50°C.                                                                                 3,4            NC     Not Connected

2.3              Temperature Effects                                                    Table 2 STS21 pin assignment, NC remain floating (top view)

If the sensor shares a PCB with electronic components                                   3.1            Power Pins (VDD, VSS)

that produce heat it should be mounted in a way that

prevents heat transfer or keeps it as low as possible.                                  The supply voltage of STS21 must be in the range of 2.1 –

Measures               to  reduce  heat   transfer   can     be     ventilation,        3.6V, recommended supply voltage is 3.0V. Power supply

reduction of copper layers between the sensor and the                                   pins Supply Voltage (VDD) and Ground (VSS) must be

rest of the PCB or milling a slit into the PCB around the                               decoupled with a 100nF capacitor, that shall be placed as

sensor – see Figure 7.                                                                  close to the sensor as possible – see Figure 8.

                                                                                        3.2            Serial clock (SCL)

                                                                                        SCL is used to synchronize the communication between

7 Solder types are related to the solder particle size in the paste: Type 3 covers      microcontroller (MCU) and the sensor. Since the interface

the size range of 25 – 45 µm (powder type 42).

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Datasheet STS21

consists of fully static logic there is no minimum SCL                       ESD immunity is qualified according to JEDEC JESD22-

frequency.                                                                   A114      method  (Human           Body      Model       at        4kV),   JEDEC

                                                                             JESD22-A115 method (Machine Model                            200V) and ESDA

3.3      Serial SDA (SDA)                                                    ESD-STM5.3.1-1999              and         AEC-Q100-011                    (Charged

The SDA pin is used to transfer data in and out of the                       Device Model, 750V corner pins, 500V other pins). Latch-

sensor. For sending a command to the sensor, SDA is                          up immunity is provided at a force current of                      100mA with

valid on the rising edge of SCL and must remain stable                       Tamb = 125°C according to JEDEC JESD78. For exposure

while SCL is high. After the falling edge of SCL the SDA                     beyond       named     limits      the       sensor         needs      additional

value may be changed. For safe communication SDA shall                       protection circuit.

be valid tSU and tHD before the rising and after the falling

edge of SCL, respectively – see Figure 9. For reading data                   4.2       Input / Output Characteristics

from the sensor, SDA is valid tVD after SCL has gone low                     The electrical characteristics such as power consumption,

and remains valid until the next falling edge of SCL.                        low and high level input and output voltages depend on

                                   VDD                                       the supply voltage. For proper communication with the

                                                                             sensor it is essential to make sure that signal design is

      MCU (master)        RP                                                 strictly within the limits given in Table 4 & 5 and Figure 9.

                               RP

     SCL IN                        SCL                                       Parameter              Conditions               min         typ    max     Units

     SCL OUT                                   STS21          C = 100nF      Output Low           VDD = 3.0 V,               0           -      0.4         V

                                               (slave)                       Voltage, VOL         -4 mA < IOL < 0mA

     SDA IN                        SDA                                       Output High                                     70%

     SDA OUT                                                                 Voltage, VOH                                    VDD         -      VDD         V

                                   GND                                       Output Sink                                     -           -          -4  mA

                                                                             Current, IOL

Figure 8     Typical application circuit, including pull-up resistors        Input Low                                       0           -      30%         V

RP and decoupling of VDD and VSS by a capacitor.                             Voltage, VIL                                                       VDD

To avoid signal contention the micro-controller unit (MCU)                   Input High                                      70%         -      VDD         V

must    only  drive  SDA      and  SCL   low.   External  pull-up            Voltage, VIH                                    VDD

resistors (e.g. 10kΩ), are required to pull the signal high.                 Input Current        VDD = 3.6 V,               -           -          ±1  uA

                                                                                                  VIN = 0 V to 3.6 V

For the choice of resistor size please take bus capacity                     Table 4    DC characteristics of digital input/output pads. VDD =

requirements into account (compare Table 5). It should be                    2.1V to 3.6V, T = -40°C to 125°C, unless otherwise noted.

noted that pull-up resistors may be included in I/O circuits

of MCUs.        See Table 4 and Table 5 for detailed I/O                                                 1/fSCL

characteristic of the sensor.                                                                     tSCLH          tSCLL          tR              tF

                                                                             SCL                                                                            70%

4    Electrical Characteristics                                                                                                                             30%

4.1      Absolute Maximum Ratings                                                      tSU  SDA   valid  write   tHD

The   electrical  characteristics  of    STS21    are   defined          in  DATA IN

Table 1. The absolute maximum ratings as given in Table                      SDA                                                                               70%

3 are stress ratings only and give additional information.                                                                                                  30%

Functional operation of the device at these conditions is                                                             SDA    valid read

not   implied.    Exposure     to  absolute    maximum    rating                                                        tVD                 tF          tR

conditions for extended periods may affect the sensor                        DATA OUT

                                                                             SDA                                                                               70%

reliability (e.g. hot carrier degradation, oxide breakdown).                                                                                                30%

Parameter                          min         max        Units              Figure    9    Timing  Diagram          for     Digital     Input/Output   Pads,

VDD to VSS                         -0.3        5          V                  abbreviations are explained in Table 5. SDA directions are seen

Digital I/O Pins (SDA, SCL)        -0.3  VDD + 0.3        V                  from the sensor. Bold SDA line is controlled by the sensor, plain

to VSS                                                                       SDA line is controlled by the micro-controller. Note that SDA

Input Current on any Pin           -100        100        mA                 valid read time is triggered by falling edge of anterior toggle.

Table 3   Electrical absolute maximum ratings

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Datasheet STS21

                                                                                             SCL                                                                70%

Parameter                                       min      typ    max           Units                                                                             30%

SCL frequency, fSCL                             0          -    0.4           MHz

SCL High Time, tSCLH                            0.6        -           -      µs                                                                                70%

SCL Low Time, tSCLL                             1.3        -           -      µs             SDA                                                                30%

SDA Set-Up Time, tSU                          100          -           -        ns       Figure 10         Transmission Start condition (S) - a high to low

SDA Hold Time, tHD                              0          -    900             ns       transition on the SDA line while SCL is high. The Start condition

SDA Valid Time, tVD                             0          -    400             ns       is a unique state on the bus created by the master, indicating to

SCL/SDA Fall Time, tF                           0          -    100             ns       the slaves the beginning of a transmission sequence (bus is

                                                                                         considered busy after a Start).

SCL/SDA Rise Time, tR                           0          -    300             ns

Capacitive Load on Bus         Line,  CB        0          -    400           pF             SCL                                                                70%

Table 5  Timing specifications of digital input/output pads for I2C                                                                                             30%

fast mode. Entities are displayed in Figure 9. VDD = 2.1V to

3.6V, T = -40°C to 125°C, unless otherwise noted. For further                                                                                                   70%

information          regarding        timing,          please          refer        to       SDA                                                                30%

http://www.standardics.nxp.com/support/i2c/.

                                                                                         Figure 11         Transmission Stop condition (P) - a low to high

5       Communication with Sensor                                                        transition on the SDA line while SCL is high. The Stop condition

                                                                                         is a unique state on the bus created by the master, indicating to

STS21 communicates with I2C protocol. For information on                                 the  slaves       the  end  of     a  transmission     sequence  (bus  is

I2C     beyond   the       information    in      the    following        Sections       considered free after a Stop).

please refer to the following website:                                                   5.3         Sending a Command

http://www.standardics.nxp.com/support/i2c/.                                             After       sending    the  Start     condition,  the    subsequent    I2C

Please note that all sensors are set                       to  the        same    I2C    header consists of the 7-bit I2C device address „1001‟010‟

address, as defined in Section 5.3. 8                                                    and an SDA direction bit (Read R: „1‟, Write W: „0‟). The

Furthermore,         please     note,     that    Sensirion     provides            an   sensor indicates the proper reception of a byte by pulling

exemplary sample code for SHT21 sensors on its home                                      the SDA pin low (ACK bit) after the falling edge of the 8th

page – compare www.sensirion.com/SHT21. This sample                                      SCL clock. After the issue of a measurement command,

code     can     be    used     for      STS21       sensors    with          minor      the MCU must wait for the measurement to complete. The

adjustments (I2C address, no RH measurement).                                            basic commands are summarized in Table 6. Hold master

                                                                                         or   no     hold  master      modes      are    explained  in    the  next

5.1      Start Up Sensor                                                                 Section.

As a first step, the sensor is powered up to the chosen                                  Command                               Comment            Code

supply   voltage       VDD      (between        2.1V       and  3.6V).        After      Trigger T measurement                 hold master        1110‟0011

power-up, the sensor needs at most 15ms, while SCL is                                    Trigger T measurement                 no hold master     1111‟0011

high, for reaching idle state, i.e. to be ready accepting                                Write user register                                      1110‟0110

commands from the master (MCU). Current consumption

during start up is 350µA maximum. Whenever the sensor                                    Read user register                                       1110‟0111

is powered up, but not performing a measurement or                                       Soft reset                                               1111‟1110

communicating,         it  is   automatically        in  sleep         mode     (idle    Table 6 Basic command set, T stands for temperature

state).

5.2      Start / Stop Sequence                                                           5.4         Hold / No Hold Master Mode

Each transmission sequence begins with Start condition                                   There are two different operation modes to communicate

(S) and ends with Stop condition (P) as displayed in Figure                              with the sensor: Hold Master mode or No Hold Master

10 and Figure 11.                                                                        mode. In the first case the SCL line is blocked (controlled

                                                                                         by sensor) during measurement process while in the latter

                                                                                         case the SCL line remains open for other communication

                                                                                         while the sensor is processing the measurement. No hold

                                                                                         master      mode       allows         for     processing      other    I2C

                                                                                         communication          tasks    on    a    bus    while  the   sensor  is

8                                                                                        measuring. A communication sequence of the two modes

   For  sensors  with  alternative  I2C  address   please     contact  Sensirion    via  is displayed in Figure 12 and Figure 13, respectively.

info@sensirion.com.

www.sensirion.com                                                         Version 2 – December 2011                                                            6/12
Datasheet STS21

In the hold master mode, the STS21 pulls down the SCL                                                   18. Still, any sequence with adjacent Start condition may

line while measuring to force the master into a wait state.                                             alternatively be closed with a Stop condition.

By releasing the SCL line the sensor indicates that internal

processing is terminated and that transmission may be

continued.                                                                                                   1   2     3    4   5      6    7  8   9     10  11  12      13  14  15  16   17  18

      1   2     3  4    5       6     7   8    9      10  11  12   13  14  15   16  17   18             S    1   0     0    1   0      1    0  0   AC K  1   1   1       1   0   0   1    1   AC K

S     1   0   0    1    0    1        0   0    AC K   1   1   1    0   0   0    1   1    AC K                          I2C address + write                   Command (see Table 6)

          I2C address + write                             Command (see Table 6)                                                                          19  20  21      22  23  24  25   26  27

      19  20  21   22   23   24       25  26   27                                                                      Measurement                 S     1   0   0       1   0   1   0    1   NACK

S     1   0   0    1    0    1        0   1    AC K           Measurement                                                 measuring                          I2C address + read

          I2C address + read                          Hold during measurement                                                                            19  20  21      22  23  24  25   26  27

      28  29  30   31   32   33       34  35   36     37  38  39   40  41  42   43  44   45                            Measurement                 S     1   0   0       1   0   1   0    1   AC K

      0   1   1    0    0    0        1   1    AC K   0   1   0    1   0   0    0   0    AC K                    continue measuring                          I2C address + read

      Data (MSB)                                                  Data (LSB)    Stat.                        28  29    30   31  32     33  34  35  36    37  38  39      40  41  42  43   44  45

      46  47  48   49   50   51       52  53   54                                                            0   1     1    0   0      0    1  1   AC K  0   1   0       1   0   0   0    0   AC K

      0   0   0    0    0    1        1   0    NAC K  P                                                      Data (MSB)                                              Data (LSB)      Stat.

                Checksum                                                                                     46  47    48   49  50     51  52  53  54

Figure 12          Hold master communication sequence – grey blocks                                          0   0     0    0   0      1    1  0   NACK  P

are controlled by STS21. Bit 45 may be changed to NACK                                                                 Checksum

followed by Stop condition (P) to omit checksum transmission.                                           Figure 13           No Hold master communication sequence – grey

In no hold master mode, the MCU has to poll for the                                                     blocks         are  controlled         by     STS21.         If      measurement            is  not

termination of the internal processing of the sensor. This is                                           completed upon “read” command, sensor does not provide ACK

done by sending a Start condition followed by the I2C                                                   on bit 27 (more of these iterations are possible). If bit 45 is

header (1001‟0101) as shown in Figure 13. If the internal                                               changed to NACK followed by Stop condition (P) checksum

processing is finished, the sensor acknowledges the poll of                                             transmission is omitted.

the      MCU       and      data          can      be     read     by      the  MCU.           If  the  Resolution              T typ          T max             Units

measurement                processing                 is  not      finished         the  sensor              14 bit             66                 85            ms

answers no ACK bit and the Start condition plus header                                                       13 bit             33                 43            ms

byte must be issued once more.

For       both     modes,          since          the     maximum          resolution          of  a         12 Bit             17                 22            ms

measurement is 14 bit, the two least significant bits (LSBs,                                                 11 bit                 9              11            ms

bits      43       and      44)           are      used       for      transmitting          status     Table 7        Measurement times for T measurements at different

information.            Bit        1      of   the        two      LSBs         indicates          the  resolutions.        Typical        values     are    recommended             for    calculating

measurement type („0‟: temperature). Bit 0 is currently not                                             energy consumption while maximum values shall be applied for

assigned.                                                                                               calculating waiting times in communication.

In the examples given in Figure 12 and Figure 13 the                                                    5.5            Soft Reset

sensor        output        is     ST     =    „0110‟0011‟0101‟0000‟.                    For       the  This command (see Table 6) is used for rebooting the

calculation of physical values Status Bits must be set to „0‟                                           sensor system without switching the power off and on

– see Chapter 6.                                                                                        again.         Upon     reception          of      this  command,                the  sensor

The maximum duration for measurements depends on the                                                    system reinitializes and starts operation according to the

type of measurement and resolution chosen – values are                                                  default settings – with the exception of the heater bit in the

displayed in Table 7. Maximum values shall be chosen for                                                user register (see Sect. 5.6). The soft reset takes less than

the communication planning of the MCU.                                                                  15ms.

                                                                                                             1   2     3    4   5      6    7  8   9     10  11  12      13  14  15  16   17  18

Please note: I2C communication allows for repeated Start                                                S    1   0     0    1   0      1    0  0   AC K  1   1   1       1   1   1   1    0   AC K  P

conditions (S) without closing prior sequence with Stop

condition (P) – compare Figure 12, Figure 13 and Figure                                                                I2C address + write                       Soft Reset

                                                                                                        Figure 14 Soft Reset – grey blocks are controlled by STS21.

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Datasheet STS21

5.6      User Register

The content of User Register is described in Table 8.                             1       2   3   4   5   6    7   8   9     10  11   12  13  14  15    16  17  18

Please note that reserved bits must not be changed and                                                                 AC K                                     AC K

default values of respective reserved bits may change                       S     1       0   0   1   0   1    0   0         1   1    1   0   0   1     1   1

over time without prior notice. Therefore, for any writing to                             I2C address + write                         Read Register

the User Register, default values of reserved bits must be

read   first.  Thereafter,     the   full  User      Register  string   is        19      20  21  22  23  24   25  26  27    28  29   30  31  32  33    34  35  36

composed of respective default values of reserved bits                      S     1       0   0   1   0   1    0   1   AC K  0   0    0   0   0   0     1   0   NACK

and the remainder of accessible bits optionally with default                              I2C address + read                          Register content

or non-default values.

                                                                                  37      38  39  40  41  42   43  44  45    46  47   48  49  50  51    52  53  54

Bit            # Bits      Description / Coding                Default      S     1       0   0   1   0   1    0   0   AC K  1   1    1   0   0   1     1   0   AC K

7, 0           2           Measurement resolution              „00‟

                               „00‟  14 bit                                               I2C address + write                         Write Register

                               „01‟  12 bit                                       55  56      57  58  59  60  61   62  63

                               „10‟  13 bit                                       0   0       0   0   0   0    1   1   AC K  P

                               „11‟  11 bit                                       Register content to be written

6              1           Status: End of battery9             „0‟          Figure 15             Read and write register sequence – grey blocks are

                           „0‟: VDD > 2.25V                                 controlled by STS21. In this example, the resolution is set to

                           „1‟: VDD < 2.25V                                 12bit.

3, 4, 5        3           Reserved

2              1           Enable on-chip heater               „0‟

1              1           Disable OTP Reload                  „1‟          6        Conversion of Signal Output

Table 8       User Register. Threshold value for End of Battery             Default resolution is set to 14 bit temperature reading.

signal may vary by ±0.1V. Reserved bits must not be changed.                Measured data are transferred in two byte packages, i.e.

“OTP reload” = „0‟ loads default settings after each time a                 in frames of 8 bit length where the most significant bit

measurement command is issued.                                              (MSB)             is  transferred      first     (left    aligned).         Each    byte  is

The end of battery alert is activated when the battery                      followed by an acknowledge bit. The two status bits, the

power falls below 2.25V.                                                    last bits of LSB, must be set to „0‟ before calculating

                                                                            physical values. In the example of Figure 12 and Figure

OTP Reload is a safety feature and loads the entire OTP                     13,       the         transferred          16        bit     temperature            data  is

settings to the register, with the exception of the heater bit,             „0110‟0011‟0101‟0000‟ = 25424.

before every measurement. This feature is disabled per

default and is not recommended for use. Please use Soft                     6.1           Temperature Conversion

Reset instead – it contains OTP Reload.                                     The temperature T is calculated by inserting temperature

An example for I2C communication reading and writing the                    signal output ST into the following formula (result in °C), no

User Register is given in Figure 15.                                        matter which resolution is chosen:

5.7      CRC Checksum                                                       T                46.85        175.72       ST

STS21 provides a CRC-8 checksum for error detection.                                                                   216

The polynomial used is x8 + x5 + x4 +1. For more details                    7        Environmental Stability

and implementation please refer to the application note

“CRC Checksum Calculation for SHT2x”.                                       The SHT2x sensor series were tested based on AEC-

5.8      Serial Number                                                      Q100 Rev. G qualification test method where applicable.

                                                                            Sensor specifications are tested to prevail under the AEC-

STS21      provides        an  electronic  identification      code.   For  Q100 temperature grade 2 test conditions listed in Table

instructions on how to read the identification code please                  910.

refer  to     the  Application       Note  “Electronic     Identification

Code”      –   to      be  downloaded        from    the   web        page

www.sensirion.com/SHT21.

9 This status bit is updated after each measurement                         10 Temperature range is -40 to 105°C (AEC-Q100 temperature grade 2).

www.sensirion.com                                              Version 2 – December 2011                                                                              8/12
Datasheet STS21

Environment        Standard                                   Results11                8.3     Traceability Information

HTOL               125°C, 408 hours                           Within                   All STS21 are laser marked with an alphanumeric, five-

                                                              specifications           digit code on the sensor – see Figure 16.

TC                 -50°C - 125°C, 1000 cycles                 Within                   The marking on the sensor consists of two lines with five

                                                              specifications           digits each. The first line denotes the sensor type (STS21).

UHST               130°C / 85%RH / ≈2.3bar, 96h Within                                 The first digit of the second line defines the output mode

                                                              specifications           (D = digital, Sensibus and I2C, P = PWM, S = SDM). The

THB                85°C / 85%RH, 1000h                        Within                   second digit defines the manufacturing year (0 = 2010, 1 =

                                                              specifications           2011,    etc.).   The  last    three  digits    represent         an

ESD immunity       HBM      4kV, MM       200V, CDM           Qualified                alphanumeric tracking code. That code can be decoded by

                   750V/500V (corner/other pins)                                       Sensirion   only  and  allows  for    tracking  on   batch  level

Latch-up           force current of ±100mA with               Qualified                through production, calibration and testing – and will be

                   Tamb = 125°C                                                        provided upon justified request.

Table   9    Performed      qualification    test    series.  HTOL           =  High

Temperature    Operating      Lifetime,     TC    =  Temperature             Cycles,

UHST    =    Unbiased     Highly   accelerated       Stress   Test,          THB  =                           STS21

Temperature Humidity Biased. For details on ESD see Sect. 4.1.

Sensor performance under other test conditions cannot be                                                      D0AC4

guaranteed and is not part of the sensor specifications.

Especially,    no     guarantee         can     be    given     for          sensor    Figure 16 Laser marking on STS21. For details see text.

performance    in      the    field     or   for     customer‟s       specific         Reels are also labeled, as displayed in Figure 17           and

application.                                                                           Figure 18, and give additional traceability information.

If  sensors    are    qualified    for   reliability  and       behavior          in

extreme        conditions,    please         make     sure         that         they   Lot      No.:          OXX-NN-YRRRTTTTT

experience same conditions as the reference sensor. It                                 Quantity:              RRRR

should     be  taken    into  account        that    response         times       in   RoHS:                  Compliant

assemblies may be longer, hence enough dwell time for                                  Lot    No.

the    measurement          shall    be      granted.         For     detailed

information    please       consult      Application          Note    “Testing

Guide”.

                                                                                       Figure 17 First label on reel: O = Output mode (D = Digital), XX

8    Packaging                                                                         = Sensor Type (21 for STS21), NN = product revision no., Y =

                                                                                       last digit of year, RRR = number of sensors on reel divided by

8.1     Packaging Type                                                                 10 (200 for 2000 units), TTTTT = Traceability Code.

STS21      sensors     are    provided       in      DFN      packaging           (in

analogy with QFN packaging). DFN stands for Dual Flat

No leads.

The sensor chip is mounted to a lead frame made of Cu

and plated with Ni/Pd/Au. Chip and lead frame are over                                 Device Type:           1-100PPP-NN

molded by green epoxy-based mold compound. Please                                      Description:           Temperature Sensor STSxx

note that side walls of sensors are diced and hence lead                               Part Order No.         1-100PPP-NN or Customer Number

frame    at    diced   edge   is     not     covered      with      respective         Date of Delivery:      DD.MM.YYYY

protective coating. The total weight of the sensor is 25mg.                            Order Code:            46CCCC / 0

8.2     Sockets

For  testing   of     STS21   sensors        sockets,         such    as        from   Figure 18   Second label on reel: For Device Type and Part

Plastronics,        part      number            10LQ50S13030                    are    Order Number (See Packaging Information on page 2), Delivery

recommended (see e.g. www.locknest.com).                                               Date (also Date Code) is date of packaging of sensors (DD =

                                                                                       day, MM = month, YYYY = year), CCCC = Sensirion order

                                                                                       number.

11 According to accuracy and long term drift specification given on Page 2.

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Datasheet STS21

8.4      Shipping Package

STS21 are provided in tape & reel shipment packaging,

sealed into antistatic ESD bags. Standard packaging sizes

are 400, 1500 and 5000 units per reel. For STS21, each

reel  contains   440mm        (55  pockets)  header        tape       and

200mm (25 pockets) trailer tape.

The   drawing    of      the  packaging      tapes      with     sensor

orientation is shown in Figure 19. The reels are provided in

sealed antistatic bags.

                                   8.0       Ø0.15 MIN

                         2.0                               1.75

         0.3         4.0                     Ø0.15 MIN

R0.3 MAX                                                         5.5

                3.3                                                   12.0

      1.3

                              3.3

                                                    0.25

                                                    R0.25

Figure 19     Sketch of   packaging tape     and sensor orientation.

Header tape is to the     right and trailer  tape to the left on this

sketch.

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Datasheet STS21

Revision History

Date               Version  Page(s)       Changes

April 2011         0.3      all           New preliminary release (based on SHT21 data sheet)

10 June 2011       0.4      2             Quantity of 5000 pcs. added to packaging information

15 July 2011       1        -             Initial Release

December 2011      2        1, 2, 4, 6-8  Average power dissipation value, tolerance of threshold value for low battery signal,

                                          minor text adaptations and corrections.

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Important Notices                                                                         Warning, Personal Injury

Do not use this product as safety or emergency stop devices or in                             such      defects       shall   be  found,     to  SENSIRION‟s          reasonable

any other application where failure of the product could result in                            satisfaction,      to   have    arisen   from  SENSIRION‟s        faulty  design,

personal injury. Do not use this product for applications other                               material, or workmanship;

than its intended and authorized use. Before installing, handling,                            the defective product shall be returned to SENSIRION‟s factory at

using or servicing this product, please consult the data sheet and                            the Buyer‟s expense; and

application notes. Failure to comply with these instructions could                            the warranty period for any repaired or replaced product shall be

result in death or serious injury.                                                            limited to the unexpired portion of the original period.

                                                                                          This warranty does not apply to any equipment which has not been

If  the  Buyer  shall   purchase    or  use     SENSIRION   products           for  any   installed   and    used     within      the  specifications   recommended     by

unintended or unauthorized application, Buyer shall defend, indemnify                     SENSIRION     for      the  intended    and      proper  use  of      the   equipment.

and      hold  harmless      SENSIRION       and       its  officers,  employees,         EXCEPT      FOR        THE  WARRANTIES             EXPRESSLY          SET     FORTH

subsidiaries,   affiliates     and  distributors  against   all     claims,    costs,     HEREIN, SENSIRION MAKES NO WARRANTIES, EITHER EXPRESS

damages and expenses, and reasonable attorney fees arising out of,                        OR IMPLIED, WITH RESPECT TO THE PRODUCT. ANY AND ALL

directly or indirectly, any claim of personal injury or death associated                  WARRANTIES, INCLUDING WITHOUT LIMITATION, WARRANTIES

with such unintended or unauthorized use, even if SENSIRION shall be                      OF  MERCHANTABILITY                 OR       FITNESS     FOR       A  PARTICULAR

allegedly negligent with respect to the design or the manufacture of the                  PURPOSE, ARE EXPRESSLY EXCLUDED AND DECLINED.

product.                                                                                  SENSIRION is only liable for defects of this product arising under the

ESD Precautions                                                                           conditions of operation provided for in the data sheet and proper use of

The inherent design of this component causes it to be sensitive to                        the goods. SENSIRION explicitly disclaims all warranties, express or

electrostatic discharge (ESD). To prevent ESD-induced damage and/or                       implied, for any period during which the goods are operated or stored

degradation,    take   customary    and     statutory  ESD  precautions        when       not in accordance with the technical specifications.

handling this product.                                                                    SENSIRION does not assume any liability arising out of any application

See application note “ESD, Latchup and EMC” for more information.                         or use of any product or circuit and specifically disclaims any and all

                                                                                          liability,  including      without  limitation     consequential      or    incidental

Warranty                                                                                  damages.      All  operating        parameters,    including       without    limitation

SENSIRION warrants solely to the original purchaser of this product for                   recommended        parameters,      must     be  validated   for   each     customer‟s

a period of 12 months (one year) from the date of delivery that this                      applications       by  customer‟s       technical        experts.     Recommended

product shall be of the quality, material and workmanship defined in                      parameters can and do vary in different applications.

SENSIRION‟s         published   specifications    of  the   product.   Within       such  SENSIRION reserves the right, without further notice, (i) to change the

period,   if   proven  to   be  defective,  SENSIRION       shall      repair  and/or     product specifications and/or the information in this document and (ii) to

replace this product, in SENSIRION‟s discretion, free of charge to the                    improve reliability, functions and design of this product.

Buyer, provided that:                                                                     Copyright © 2011, by SENSIRION.

      notice    in  writing     describing  the   defects   shall      be  given    to    CMOSens® is a trademark of Sensirion

      SENSIRION within fourteen (14) days after their appearance;                         All rights reserved

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