1、熱敏電阻溫度特性及熱敏電阻溫度計的設計熱敏電阻是對溫度變化表現出非常敏感的一種半導體電阻元件，它能測量出溫度的微小變化，并且體積小，工作穩定，結構簡單。因此，它在測溫技術、無線電技術、自動化和遙控等方面都有廣泛的應用。利用熱敏電阻作為感溫元件，并且配有溫度顯示裝置的溫度儀表稱為熱敏電阻溫度計。熱敏電阻能把溫度信號變成電信號，從而實現了非電量的測量。值得提出的是，電量測量是現代測量技術中最簡便的測量技術，不僅測量裝置簡單、造價低、靈敏度高、而且容易實現自動化控制，是測量技術的一個重要的發展趨勢。【實驗目的】1 .研究熱敏電阻的溫度特性2 .進一步掌握非平衡電橋電路原理及應用3、了解負溫度系數熱敏

2、電阻的溫度特性4、設計和安裝一臺熱敏電阻溫度計，并對這臺溫度計的測量誤差進行測試和評價【實驗原理】內容1熱敏電阻的溫度特性1、測量原理熱敏電阻的基本特性是它的溫度特性，許多材料的電阻隨溫度的變化而發生變化，純金屬和許多合金的電阻隨溫度增加而增加，它們具有正的電阻溫度系數。另外像炭、玻璃、硅和鑄等材料的電阻隨溫度的增加而減小，具有負的電阻溫度系數。在半導體中原子核對價電子的約束力要比金屬中大，因而自由載流子數少，故半導體的電阻率較大而純金屬的電阻率較小。由于半導體中載流子數目是隨著溫度的升高而按指數規律急劇增加，載流子越多，導電能力越強，電阻率就越小，因此半導體熱敏電阻的阻值隨著溫度的升高電阻率

3、將按指數規律減少。如溫度由-100C餐至+400C°時，由鉗絲材料制成的電阻，其阻值變化10倍左右；而熱敏電阻的阻值在上述溫度變化相同的情況下變化可達到107倍。實驗表明，在一定溫度范圍內，半導體材料的電阻率P和絕對溫度T的關系可表示為：bT=%e其中%、b為常數，僅與材料的物理性質有關。由歐姆定律得熱敏電阻的阻值：Lb/TLbTRt=：-=a0eaeSS上式中令a=a00SS、l分別為熱敏電阻的橫截面積和電極間的距離。對式（1）取對數有：lnRr或寫作Y=A+BX（線性變彳t關系）式中Y=InRt,A=Ina,B=b,X=1/T,改變被測樣品的溫度，分別測出不同的溫度T以及對應的R

4、t值，重復710次，可用圖解法、計算法或最小二乘法求出A、a、b值。2、測量電路測量電路如圖a所示，利用惠斯通電橋測定被測樣品在不同溫度下的阻值，由電路平衡可知，被測樣品的電阻rt為：RT=為&R4在用實驗測量熱敏電阻Rt時，Rt不能單獨構成一橋臂，應按照圖b所示的電路。適當選取r22、r23和r21,使得橋路的電阻變化關系在測量范圍之內，并使所在橋臂總電阻的用變化很小，且使檢流計的偏轉與溫度的變化盡量呈線性關系。3、實驗內容：熱敏電阻的溫度特性研究，通過電路進行測量求出a、b值。(1)按圖a實驗裝置接好電路，安裝儀器。(2)在容器內盛入水，開啟直流電源開關，在電熱絲中通以2.5A3.

5、0A的電流；對水加熱，使水溫逐漸上升，溫度由水銀溫度計讀出。熱敏電阻的兩條引出線連接到惠斯通電橋的待測電阻的兩接線柱上。(3)測試的溫度從20c開始，每增加5C,測量電阻阻值，直到60c止。熱敏電阻溫度計的設計1、測量原理負溫度系數熱敏電阻的溫度特性囹1貝溫度系凝熱鍬電阻的溫度特性圖2非平衡電橋熱敏電阻按其溫度特性可分為正溫度系數型、負溫度系數型及開關型三大類。其中負溫度系數熱敏電阻其以鎰、鉆、銅和鋁等金屬氧化物為主要原料，采用陶瓷工藝制成。這些金屬氧化物都具有半導體性質，溫度低時，載流子數目小，因此阻值高；溫度高時，載流子數目急劇增加，因此阻值急劇下降，如圖1所示，其方程可表示為：R=AeB

6、/T(1)非平衡電橋非平衡電橋電路如圖2所示，當Ri=R2(對稱電橋)及Rt=R3時，電橋平衡，G指零如果Rt的阻值發生變化，則電橋的平衡條件被破壞，G中就有電流通過，指針發生偏轉，偏轉越大，說明Rt變化也越大。根據橋路的基爾霍夫方程:iR+IgRgI2R3=0J"Ig)R(Iz+Ig)RtIgRg=0I2R3+。2+Ig)Rt=5dR1=R2解出：Ig(R3-Rt)Ucd2(RgR3R3RRtRg)R(R3Rt)由式(2)看出，在Ri(R2),R3,Rg及Ucd恒定條件下，Ig的大小唯一地由Rt值來決定，因而有可能根據G偏轉的大小來直接指示溫度的高低。圖3熱敏電阻溫度計的實驗電路圖

7、熱敏電阻溫度計的實驗電路熱敏電阻溫度計的實驗電路如圖3所示，.電路參數的設計與計算圖3電路中需要設計計算的參數有四個，下面分別介紹：Ucd是橋路的工作電壓，一般取1.3V。(2)R3值的確定R3放在下PM溫度ti的溫度場中，它的阻值為Rti,放在上限溫度12c的溫度場中，它的阻值為Rt2,Rt1和Rt2都可以在熱敏電阻的溫度特性曲線上查到。確定R3大小的原則是，當熱敏電阻處于tC溫度時，微安表應指零。這樣，在Ri=R2的條件下，R3必須等于Rti。Ri的確定若溫度計的測溫上限Rt2,微安表應滿偏R=Rt2即：L_Ig-Igm將(3)式代入(2)式中得：.(Rti-Rt2)UcdI二gm2(Rg

8、RiR1R2R2R)R(RiRt2)由(4)式得：(Ri-Rt2)Ucd_2(RgRtiR1R2Rt2Rg)(RiRt2)IgmRiRt2上式中的Rg和Igm由實驗室給出。(4)R4的確定測量前，必須將K2扳至“校”，目的是校準工作電壓Ucd,使其剛好等于設計值。“校”的目的也是為了校準刻度值，使Rt=Rt2時，Ig=Igm與（3）式相符。一般作法是將R的值固定為Rt2,這樣當K2扳至“校”時，就相當于把感溫元件置于溫度為12c的溫度場中，此時微安表應滿偏。如果未能指向滿偏，則說明Ucd未能達到設計值，需仔細旋轉電位器R的旋鈕,直至微安表滿偏。再將K2扳至“測”，進入測量狀態。1.5制作定標曲線描繪出一條定標曲線，如圖4所示。既能顯示電流值，又能顯示溫度值。2、實驗內容設計電路參數Ucd,R1（R2）,R3和R4。把Ri（R2）,R3和R4調到設計值，并且安裝成一臺熱敏電阻溫度計。用一只酒精溫度計（作為標準）對這臺熱敏電阻溫度計進行校驗（與后邊互應），對其測量誤差做出判斷。圖4定標曲線注意事項: