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非平衡电桥测量热敏电阻的温度系数实验报告

一、名称：非平衡电桥测量热敏电阻的温度系数

二、目的：

1、掌握非平衡电桥的工作原理。

2、了解金属导体的电阻随温度变化的规律。

敌对边缘

3、了解热敏电阻的电阻值与温度的关系。

4、学习用非平衡电桥测定电阻温度系数的方法。

三、仪器：

1、热敏电阻。

2、数字万用表。

3、 ZX-21型电阻箱。

4、滑线变阻器。

5、固定电阻器。

6、水浴锅。

7、温度计。

8、直流稳压电源等。

四、原理：

热敏电阻由半导体材料制成，是一种敏感元件。其特点是在一定的温度范围内，它的电阻率随温度的变化而显著地变化，因而能直接将温度的变化转换为电量的变化。一般半导体热敏电阻随温度升高电阻率下降，称为负温度系数热敏电阻（简称“NTC”元件），其电阻率随热力学温度的关系为　…（5），式中与为常数，由材料的物理性质决定。

也有些半导体热敏电阻，例如钛酸钡掺入微量稀土元素，采用陶瓷制造工艺烧结而成的热敏电阻在温度升高到某特定范围（居里点）时，电阻率会急剧上升，称为正温度系数热敏电阻（简称“PTC”元件）。其电阻率的温度特性为：…（6），式中、为常数，由材料物理性质决定。

在本实验中我们使用的是负温度系数的热敏电阻。对于截面均匀的“NTC”元件，阻值由下式表示：…（7），式中为热敏电阻两极间的距离，为热敏电阻横截面积。令，则有：…（8），上式说明负温度系数热敏电阻的阻值随温度升高按指数规律下降，如图2所示，可见其对温度的敏感程度比金属电阻等其它感温元件要高得多。由于具有上述性质，热敏电阻被广泛应用于精密测温和自动控温电路中。对（8彩灯控制器）式两边取对数，得…（9），可见与成线性关系，若从实验中测得若干个和对应的值，通过作图法可求出(由截距求出)和(即斜率)。

半导体材料的激活能，式中为玻耳兹曼常数(J/K)，将与值代入可求出。根据电阻温度系数的定义：… 　（10），将（8）式代入可求出热敏电阻的电阻温度系数：… （11），对给定材料的热敏电阻，在测得值后，可求出该温度下的电阻温度系数。

五、步骤：

1、热敏温度计定标：①如图连接线路（接线时不要打开电源），其中为热敏电阻，为试验中给出的总阻值为1750Ω的滑动变阻器。将置于水浴锅中，注意不能接触水浴锅的壁和底。②调节为1000Ω，为100Ω,大约处在1500Ω的位置，打开直流稳压电源，调节电源电压为2V，数字万用表置于2mA档(先不要打开水浴锅电源）。③从Ig=0时开始测量。调节Ig=0后，先将水浴锅设于“测温”，再打开水浴锅电源，马上记录下此时温度显示值t。④将水浴锅设于"设定",旋转"温度设定"旋钮至90,水浴锅开始对热敏电阻加热.记录10组不同温度t下的Ig,每隔5测一次,得到热敏电阻的定标曲线t-Ig.

2、利用已记录的Ig,把热敏电阻换成电阻箱,通过调节电阻箱的阻值,使数字万用表显示相应的Ig,从而测出对应的,得到-t曲线,并根据数据组(,T),对进行变量变换,变成表达式Y=A+BX形式,利用最小二乘法拟合得到具体热敏电阻的特性参数a、b。

3、由求得的B，计算相应温度下的热敏电阻的温度系数。

六、记录：

组件回收

项目/实验次数	t/	T/K	Ig/mA	/Ω
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

七、数据处理：

T/K	313.15	318.15	323.15	328.15	333.15	338.15	343.15	348.15	353.15	358.15 siro-1967	363.15
1/T	0.003193	0.003143	0.003094	0.003047	0.003001	0.002957	0.002914	0.002872	0.002831	0.002792	0.002753
Rt/Ω	5350	4303	3600	3000	2600	2130	1690	1469	1266	1121	939
α	-0.03972	-0.03861	-0.03747	-0.03634	-0.03523	-0.03478	-0.03365	-0.03234	-0.03123	-0.03023	-0.02943精炼剂
lnRt	8.5848	8.425	8.214	7.999	7.831	7.693	7.403	7.231	7.217	6.994	6.925