熱敏電阻特性研究

1、熱敏電阻溫度特性的研究一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夂蜏y(cè)量熱敏電阻阻值與溫度的關(guān)系二、 實(shí)驗(yàn)儀器YJ-RZ-4A數(shù)字智能化熱學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)儀、NTC熱敏電阻傳感器、Pt100傳感器、數(shù)字萬(wàn)用表三、 實(shí)驗(yàn)原理熱敏電阻是其電阻值隨溫度顯著變化的一種熱敏元件。熱敏電阻按其電阻隨溫度變化的典型特性可分為三類(lèi)，即負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻，正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻和臨界溫度電阻器（CTR）。PTC和CTR型熱敏電阻在某些溫度范圍內(nèi)，其電阻值會(huì)產(chǎn)生急劇變化。適用于某些狹窄溫度范圍內(nèi)的一些特殊應(yīng)用，而NTC熱敏電阻可用于較寬溫度范圍的測(cè)量。熱敏電阻的電阻-溫度特性曲線如圖1所示。圖1NTC半導(dǎo)體熱敏電阻是由一些金屬氧

2、化物，如鈷、錳、鎳、銅等過(guò)渡金屬的氧化物，采用不同比例的配方，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成，然后采用不同的封裝形式制成珠狀、片狀、杠狀、墊圈狀等各種形狀。與金屬導(dǎo)熱電阻比較，NTC半導(dǎo)體熱敏電阻具有以下特點(diǎn)：1有很大的負(fù)電阻溫度系數(shù)，因此其溫度測(cè)量的靈敏度也比較高；2體積小，目前最小的珠狀熱敏電阻的尺寸可達(dá)，故熱容量很小可作為點(diǎn)溫或表面溫度以及快速變化溫度的測(cè)量；3具有很大的電阻值（），因此可以忽略線路導(dǎo)線電阻和接觸電阻等的影響，特別適用于遠(yuǎn)距離的溫度測(cè)量和控制；4制造工藝比較簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。半導(dǎo)體熱敏電阻的缺點(diǎn)是溫度測(cè)量范圍較窄。NTC半導(dǎo)體熱敏電阻具有負(fù)溫度系數(shù)，其電阻值隨溫度升高而減小，電阻與溫度的關(guān)

3、系可以用下面的經(jīng)驗(yàn)公式表示（1）式中，為在溫度為T(mén)時(shí)的電阻值，T為絕對(duì)溫度（以K為單位），A和B分別為具有電阻量綱和溫度量綱，并且與熱敏電阻的材料和結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。由式（1）可得到當(dāng)溫度為時(shí)的電阻值，即（2）比較式（1）和式（2），可得（3）由式（3）可以看出，只要知道常數(shù)B和在溫度為時(shí)的電阻值，就可以利用式（3）計(jì)算在任意溫度T時(shí)的值。常數(shù)B可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。將式（3）兩邊取對(duì)數(shù)，則有:（4）由式（4）可以看出，與成線性關(guān)系，直線的斜率就是常數(shù)，熱敏電阻的材料常數(shù)B一般在20006000K范圍內(nèi)。熱敏電阻的溫度系數(shù)定義如下（5）由式（5）可以看出，是隨溫度降低而迅速增大。決定熱敏電阻在全部

4、工作范圍內(nèi)的溫度靈敏度。熱敏電阻的測(cè)溫靈敏度比金屬熱電阻的高很多。例如，B值為4000K，當(dāng)時(shí)，熱敏電阻的，約為鉑電阻的12倍。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟內(nèi)有加熱引線和溫度傳感器引線接“上盤(pán)”隔熱板恒溫腔1、連接好實(shí)驗(yàn)儀器，如圖2、圖3所示：圖2NTC熱敏電阻數(shù)字萬(wàn)用表插入加熱盤(pán)的恒溫腔中圖32、將“溫度選擇”開(kāi)關(guān)置于“設(shè)定溫度”，調(diào)節(jié)“設(shè)定溫度粗選”和“設(shè)定溫度細(xì)選”，選擇設(shè)定所需溫度點(diǎn)（如50），打開(kāi)“加熱開(kāi)關(guān)”，將“溫度選擇”開(kāi)關(guān)置于“上盤(pán)溫度”，觀察溫度的變化，直至溫度穩(wěn)定，此時(shí)加熱盤(pán)可能達(dá)不到設(shè)定溫度，可適當(dāng)調(diào)節(jié)“設(shè)定溫度細(xì)選”使其溫度達(dá)到所需的溫度（如50.0），這時(shí)給加熱盤(pán)設(shè)定的溫度要高于所需的溫度。觀察數(shù)字萬(wàn)用表的讀數(shù)，待其穩(wěn)定時(shí)，測(cè)出此溫度時(shí)的電阻值。3、重復(fù)步驟2，設(shè)定溫度依次遞增10（如依次為60、70、80、90、100），測(cè)出在上述溫度點(diǎn)時(shí)的電阻值。4、根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪出曲線和曲線，驗(yàn)證與是否成線性關(guān)系。5、將NTC熱敏電阻傳感器換成Pt100傳感器，實(shí)驗(yàn)觀測(cè)隨著溫度的變化，Pt100的電阻值如何變化，有什么特點(diǎn)。五、數(shù)據(jù)記錄及處理1、 測(cè)量出對(duì)應(yīng)溫度的電阻值，且求出，0T/2、作出NTC熱敏電阻的曲線03、驗(yàn)證與是否成線性關(guān)系4、誤差分析5、Pt100的電阻值隨著溫度變化的規(guī)律六、思考題1、半導(dǎo)體熱敏電阻與金屬導(dǎo)熱電阻比較，