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文檔簡介
半導體熱敏電阻
的特性研究
【實驗簡介】
熱敏電阻是一種電阻值隨其溫度變化而顯著變化的電阻,大多由金屬氧化物半導體材料制成,或由單晶半導體、玻璃和塑料制成的。由于熱敏電阻具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、穩(wěn)定性好、可實現(xiàn)遠程測量和控制等優(yōu)點,所以廣泛應用于測溫、控溫、溫度補償、報警等領(lǐng)域。熱敏電阻分為負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻、正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻和開關(guān)型熱敏電阻,前兩者電阻率隨溫度的變化一般是指數(shù)規(guī)律?!緦嶒災康摹?.鞏固和復習用電橋測量電阻的方法;2.學習如何用電橋測量熱敏電阻的溫度特性;3.了解電橋在非電量測量中的應用。對于截面均勻的熱敏電阻,其電阻值RT可以根據(jù)電阻定律寫為式中l(wèi)為兩電極間距離,s為熱敏電阻的橫截面。對某一特定電阻而言,A與B均為常數(shù),用實驗方法可以測定。為了便于數(shù)據(jù)處理,將上式兩邊取對數(shù),則有
A=A1·l/sYX熱敏電阻溫度系數(shù)的定義式為:α不僅與材料常數(shù)有關(guān),還與溫度有關(guān),低溫段比高溫段更靈敏。
以1/T為橫坐標,以lnRT為縱坐標作圖,則得到的圖線應為直線,其斜率為B,截距為lnA。2.直流電橋電路原理GABCDR1R2RxR3I1I2EKk1k2Rb
R1、R2、R3和Rx連成四邊形,稱為電橋的四臂。G為檢流計,Rb為保護電阻,K2為保護開關(guān)。當C、D之間的電位相等時,橋路中的電流Ig等于零,檢流計G的指針指零,此時電橋處于平衡狀態(tài)。Kr為倍率,R3為比較電阻。Rx為待測電阻(RT)?;菟沟请姌螂娮柘浒雽w熱敏電阻特性研究試驗儀電源檢流控溫測溫熱敏電阻【實驗內(nèi)容與步驟】1.利用實驗裝置提供的元器件,按圖自行組裝惠斯登電橋。長線長線3.根據(jù)不同的溫度,估計正、負溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值范圍(見下表或后面的參考曲線)30℃90℃PTC正溫度系數(shù)熱敏電阻356Ω1113ΩNTC負溫度系數(shù)熱敏電阻2599Ω376Ω把比較電阻R3預先調(diào)節(jié)到適當?shù)淖柚颠x擇合適的倍率Kr=R1/R2(一般取Kr=0.5~5,記錄此值)4.把電橋的工作電壓調(diào)節(jié)到E=2~3V。6.先把撿流計G電路的保護開關(guān)k2打向下,k1打向上,打開電源開關(guān)K,調(diào)節(jié)比較電阻R3進行粗調(diào),待電橋平衡后,再把保護開關(guān)k2打向上,仔細調(diào)節(jié)比較電阻R3,使撿流計G的指針指零,記錄比較電阻R3的阻值。粗調(diào)細調(diào)
7.測量正(或負)溫度系數(shù)(PTC或NTC)熱敏電阻的溫度特性,從30℃升到90℃,每隔5℃測一個數(shù)據(jù),并記錄在下表內(nèi),畫出溫度特性RT
~t曲線和lnRT~
1/T曲線,求出RT表達式(即A、B值)。表1(PTC或NTC)數(shù)據(jù)記錄室溫
℃Kr=
序號12345678910…t(℃)30354045505560657075…T(K)…1/T…R3…Rx=RT…lnRT…【注意事項】1.使用電橋時,應避免將R1、R2、R3同時調(diào)到零值附近測量,這樣可能會出現(xiàn)較大的工作電流,測量精度也會下降。2.電橋的工作電壓一般不要超過3V,否則通過熱敏電阻的電流過大,可能損壞熱敏電阻。3.熱敏電阻作為測量溫度的敏感元件時,必須要求它的電阻值只隨環(huán)境溫度而變化,與通過的電流無關(guān)。因此,流經(jīng)熱敏電阻的電流一般選取其伏安特性曲線的線性部分的五分之一;同時流過的電流越小越好。選擇合適的倍率Kr
=R1/R2(Kr=0.5~5)調(diào)節(jié)R3到適當?shù)淖柚祂1、k2打向下加熱選擇“斷”打開儀器電源開關(guān)記錄R3調(diào)節(jié)工作電壓E=2~3V設(shè)置溫度t、加溫粗調(diào)R3,G指零細調(diào)R3,G指零組裝惠斯登電橋?qū)嶒灹鞒虉D正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻的溫度特性RT
~t參考曲線負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻的溫度特性RT
~t參考曲線【預習抽查問題與思考題】1.實驗的目的是什么?2.為什么用電橋測電阻一般比伏安法測量的準確度高?3.在測量半導體熱敏電阻時,當橋路達到平衡后,撤去電源,對電路會有什么影響?(電流計是否偏轉(zhuǎn))為什么?4.NTC半導體熱敏電阻與普通電阻比較,具有什么特點?5.如何減小溫度不穩(wěn)定對測量的影
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