實(shí)驗(yàn)15 熱敏電阻溫度特性的研究(略寫)張滿超 201202007014

《實(shí)驗(yàn)15、45熱敏電阻溫度特性曲線的研究及將微安表改裝成溫度表》實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?.了解半導(dǎo)體和金屬的導(dǎo)電機(jī)理和兩者之間阻溫特性的不同。

2.設(shè)計(jì)測量溫度范圍為0°C—100°C的溫度計(jì)。

3.了解熱敏電阻的特性，掌握用熱敏電阻測量溫度的原理和基本方法。

4.熟悉非平衡電橋的輸出特性。

5.熟悉實(shí)驗(yàn)常用儀器的使用。實(shí)驗(yàn)描述電阻是一種反映物質(zhì)材料特征的重要物理量，在相關(guān)儀器制造過程中都應(yīng)充分考慮。與一般導(dǎo)體不同，熱敏電阻的阻值隨著溫度的升高而降低，這也就決定了它的重要用途。因而對它的相關(guān)性質(zhì)進(jìn)行研究也就顯得十分重要了。實(shí)驗(yàn)器材2×21型多盤十進(jìn)制電阻箱三個(gè)（0.1Ω~99999.9Ω），開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干，微安表（0~10μA）一個(gè)，熱敏電阻一個(gè)，溫度計(jì)一只，1.5V四、實(shí)驗(yàn)原理熱敏電阻是由對溫度非常敏感的半導(dǎo)體陶瓷質(zhì)工作體構(gòu)成的元件。與一般常用的金屬電阻相比，它有大得多的電阻溫度系數(shù)值。熱敏電阻作為溫度傳感器具有用料省、成本低、體積小等優(yōu)點(diǎn)，可以簡便靈敏地測量微小溫度的變化，在很多科學(xué)研究領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)的目的是了解熱敏電阻的電阻—溫度特性及測溫原理，學(xué)習(xí)惠斯通電橋的原理及使用方法，學(xué)習(xí)坐標(biāo)變換、曲線改直的技巧。1.半導(dǎo)體熱敏電阻的電阻—溫度特性熱敏電阻的電阻值與溫度的關(guān)系為：A，B是與半導(dǎo)體材料有關(guān)的常數(shù)，T為絕對溫度，根據(jù)定義，電阻溫度系數(shù)為：Rt是在溫度為t時(shí)的電阻值。2.惠斯通電橋的工作原理如圖1所示：圖1四個(gè)電阻R0，R1，R2，Rx組成一個(gè)四邊形，即電橋的四個(gè)臂，其中Rx就是待測電阻。在四邊形的一對對角A和C之間連接電源，而在另一對對角B和D之間接入檢流計(jì)G。當(dāng)B和D兩點(diǎn)電位相等時(shí)，G中無電流通過，電橋便達(dá)到了平衡。平衡時(shí)必有Rx

=(R1/R2)·R0，(R1/R2)和R0都已知，Rx即可求出。3.電橋靈敏度的定義為：式中ΔRx指的是在電橋平衡后Rx的微小改變量，Δn越大，說明電橋靈敏度越高。重點(diǎn)和難點(diǎn)1、溫度的控制；2、關(guān)系圖的描繪六、實(shí)驗(yàn)步驟1．電阻－溫度特性的測定(1).把上述熱敏電阻接在圖1所示的電橋臂中，圖中檢流計(jì)用50微安的微安表，R0為電阻箱，取R1＝R2,即取倍率為1。

(2).把熱效電阻放在燒杯中，加熱燒杯中的水，用水銀溫度計(jì)測量水溫。

(3).接通電橋電源，再調(diào)節(jié)R0，使電橋平衡，逐步提高水溫，測出不同溫度下的熱敏電阻阻值(從40℃開始至80℃,每隔5℃測量一次)。并將測量數(shù)據(jù)記于下表。

(4).逐步降低水溫,重復(fù)（3）操作,并取升溫過程和降溫過程中在該溫度下的電阻的平均值為熱敏電阻在該溫度時(shí)的阻值。

2．用熱敏電阻改裝溫度計(jì)

1.按照圖1所示的電路連接好線路，設(shè)定電源電壓為5 V，滑動變阻器滑到最大阻值處。2.設(shè)定R1、R2、Rs和RT的值，R2/R1=2000Ω/2000Ω，Rs=7514Ω，RT=7514Ω，此時(shí)電橋應(yīng)處于平衡狀態(tài)，微安表指針指向0。調(diào)整過程同時(shí)滑動滑動變阻器到適當(dāng)位置，使得微安表指針指向200μA。3．調(diào)整RT=403Ω。4.依次每隔5℃改變阻值，在下表記錄微安表讀數(shù)。5．關(guān)閉電源，收拾儀器。6．作圖分析。七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析表1電阻－溫度特性測定數(shù)據(jù)表

標(biāo)準(zhǔn)溫度T（℃）熱敏電阻阻值R（Ω）阻值平均值（Ω）升溫降溫升溫降溫4040186618601863454516081600160450501390138613885555120812041206606010521052105265659249209227070813807810表2微安表改裝溫度計(jì)T/℃051015202530354045RT/Ω7514617551104257356830082551217518631604I/μA025101420243040445055606570758085909510013881206105292281071563456350244940357637890101117130148165183200根據(jù)電流大小與溫度的對應(yīng)關(guān)系，作出溫度表表頭如圖4所示圖圖4溫度表表頭實(shí)驗(yàn)結(jié)果和誤差分析實(shí)驗(yàn)中對溫度的測定采取溫度計(jì)來測量，不夠準(zhǔn)確，而且在實(shí)驗(yàn)過程中溫度不是一個(gè)定值，而是時(shí)刻在變化的一個(gè)值，雖然變化緩慢，但是仍然會對實(shí)驗(yàn)造成影響，對此，我想采用專門的電腦儀器，將溫度的變化及電阻的測量一并通過一個(gè)軟件統(tǒng)計(jì)起來，在電腦上顯示出一個(gè)連續(xù)的圖像，這樣會達(dá)到很高的精度。實(shí)驗(yàn)中還存在著一個(gè)問題，就是電阻箱的精度不夠高，經(jīng)常會遇到，無論怎么調(diào)節(jié)電阻箱，微安表的示數(shù)總是無法回到零值，要提高精度，減少誤差，應(yīng)該選用更高精度的電阻箱。問題和建議實(shí)驗(yàn)之前，首先對公式進(jìn)行了線性近似，雖然不是很準(zhǔn)確，但是會給研究但來很大的方便，之后對數(shù)據(jù)的處理，有采用了作圖法和線性擬合法，很直觀地觀察到不同物理量之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，之后，利用計(jì)算機(jī)的功能，可以教準(zhǔn)確得到需要的經(jīng)驗(yàn)公式，各個(gè)參量也可以因此間接測出。實(shí)驗(yàn)過程中要保證溫度的合理變化，可以用電阻加熱等方法，并且這樣也能達(dá)到較高的溫度，保證實(shí)驗(yàn)的完整性。3、電路中的滑動變阻器是必不可少的