热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟敏感元器件。热敏电阻器经典特点是对温度敏感, 不一样温度下表现出不一样电阻值。根据温度系数不一样分为正温度系数热敏电阻器（PTC）和负温度系数热敏电阻器（NTC）以及临界温度热敏电阻（CTR）。正温度系数热敏电阻器在温度越高时电阻值越大, 常见正温度系数电阻有BaTiO3或SrTiO3或PbTiO3为关键成份烧结体; 负温度系数热敏电阻器在温度越高时电阻值越低, 该电阻材料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上金属氧化物进行充足混合、成型、烧结等工艺而成半导体陶瓷。 热敏电阻关键特点是: ①灵敏度较高, 其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上, 能检测出10-6℃温度改变; ②工作温度范围宽, 常温器件适适用于-55℃～315℃, 高温器件适用温度高于315℃（现在最高可达成℃）, 低温器件适适用于-273℃～55℃; ③体积小, 能够测量其她温度计无法测量空隙、腔体及生物体内血管温度; ④使用方便, 电阻值可在0.1～100kΩ间任意选择; ⑤易加工成复杂形状, 可大批量生产; ⑥稳定性好、过载能力强。所以, 它在测温技术、无线电技术、自动化和遥控等方面都有广泛应用。
一、试验目
1．了解热敏电阻电阻---温度特征和测温原理
2．掌握惠斯通电桥原理和使用方法
二、试验原理
1．半导体热敏电阻电阻-温度特征
半导体热敏电阻基础特征是它温度特征, 而这种特征又是与半导体材料导
电机制亲密相关。因为半导体中载流子数目随温度升高而按指数规律快速增加。温度越高, 载流子数目越多, 导电能力越强, 电阻率也就越小。所以热敏电阻伴随温度升高, 它电阻将按指数规律快速减小。
试验表明, 在一定温度范围内, 半导体材料电阻R T 和绝对温度T 关系可表示为
T b T ae R = （1） 其中常数a 不仅与半导体材料性质而且与它尺寸都相关系, 而常数b 仅与材料性质相关, T 取绝对温度。
定义电阻温度系数为:
dT建筑防水剂
dR R T T 1=α （2） 根据温度系数不一样分为和负温度系数, 正温度系数热敏电阻在温度越高时电阻值越大, 负温度系数热敏电阻在温度越高时电阻值越低。
（1）式中常数a 、 b 可经过试验方法测得。常利用多个T 和R T 组合测量值, 经过作图方法（或用回归法最好）来确定常数a 、 b, 为此取（1）式两边对数。变换成直线方程:
T b
a R T +=ln ln （3）
丙烯酸酯胶
或写作 BX A Y += 式中X b B a A R Y T 1,,ln ,ln ====, 然后取X 、 Y 分别为横、 纵坐标, 对不一样温度T 测得对应R T 值, 经过变换后作X ～Y 曲线, 它应该是一条截距为
A 、 斜率为
B 直线。依据斜率求出b, 又由截距可求出a ＝e A 。
确定了半导体材料常数a 和b 后, 便可计算出这种材料电阻温度系数
%10012⨯-==T
b dT dR R T T α （4） 显然, 半导体热敏电阻温度系数是负, 并与温度相关。
2．用惠斯顿电桥测量半导体热敏电阻
惠斯顿电桥原理图如图1所表示, 四个电阻R 0, R 1, R 2, R x 组成一个四边形, 即电桥四个臂, 其中R x 就是待测电阻。在四边形一对对角A 和C 之间连接电源, 而在另一对对角B 和D 之间接入检流计G 。当B 和D 两点电位相等时, G 中无电流经过, 电桥便达成了平衡。平衡时必有
家用食品搅拌机021R R R R X = （5） R 1、 R 2和R 0都已知, R x 即可求出。
图1.试验原理图
电桥属于非常灵敏原件, 电桥灵敏度定义为:
0/R R n S ∆∆= （6） 其中, R 0 是电桥平衡时比较臂电阻, ΔR 0 是在电桥平衡后R 0微小改变量, Δ n 越大, 说明电桥灵敏度越高。
三、 试验仪器双向节流阀
箱式惠斯通电桥, 控温仪, 热敏电阻, 直流电稳压电源
四、 试验内容
1．求电桥灵敏度:
本试验中为测量电桥灵敏度, 能够先调电桥至平衡得R 0, 改变R 0至R 0+ΔR 0, 使检流计偏转10格, 求出电桥灵敏度; 再将R 0改变为R 0-ΔR 0, 使检流计向反方向偏转10格, 求出电桥灵敏度, 取两次平均值。
2．测量热敏电阻温度特征
接好电路, 安置好仪器。
在容器内盛入水, 开启加热装置对水加热, 使水温逐步上升, 温度由自动温控仪控制。热敏电阻两条引出线连接到惠斯通电桥待测电阻R X 二接线柱上。
测试温度从室温开始, 每增加5℃, 作一次测量, 直到70℃止。停止加热, 使水慢慢冷却, 测量降温过程中, 测量各对应温度点R t 。将升温和降温过程中,
对应同一温度T 对应R t 取平均值, 绘制热敏电阻R T -T 特征曲线。由电阻温度系
数定义式, 在T=50℃点作切线, 求出该点切线斜率、 T ＝50℃点电阻温度系数。
作ln R T -(1/ T)曲线, 确定式(1)中常数a 和b, 再由（4）式求T =50°C
时电阻温度系数α（2T
b -=α）, 并将两次求得α进行对比。 五、 思索题
1. 怎样提升电桥灵敏度？激光墨线仪
2. 电桥选择不一样量程时, 对结果正确度(有效数字)有何影响？csilv
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