1、第第8章章 熱電式傳感器熱電式傳感器熱電式傳感器熱電式傳感器是利用某些材料或元件的物是利用某些材料或元件的物理特性與溫度有關(guān)這一性質(zhì)，將理特性與溫度有關(guān)這一性質(zhì)，將溫度的變溫度的變化化轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為電量的變化電量的變化。溫度變化溫度變化轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為電阻變化電阻變化的稱為的稱為熱電阻傳熱電阻傳感器感器；將；將溫度變化溫度變化轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為熱電勢變化熱電勢變化的稱的稱為為熱電偶傳感器熱電偶傳感器。第一節(jié)第一節(jié) 熱敏電阻式傳感器熱敏電阻式傳感器幾乎所有物質(zhì)的電阻率都隨其本身的溫度幾乎所有物質(zhì)的電阻率都隨其本身的溫度而變化，這一物理現(xiàn)象稱為而變化，這一物理現(xiàn)象稱為熱電阻效應(yīng)熱電阻效應(yīng)。利用這一原理制成的利

2、用這一原理制成的溫度敏感元件溫度敏感元件稱為熱稱為熱敏電阻敏電阻(thermistor)，一般采用，一般采用導(dǎo)體導(dǎo)體和和半導(dǎo)半導(dǎo)體體材料。材料。 對用于制造熱電阻材料的要求：對用于制造熱電阻材料的要求： 具有盡可能大和穩(wěn)定的具有盡可能大和穩(wěn)定的電阻溫度系數(shù)和電阻率電阻溫度系數(shù)和電阻率 R-t關(guān)系關(guān)系最好成線性最好成線性 物理化學(xué)性能物理化學(xué)性能穩(wěn)定穩(wěn)定 容易加工、價格盡量容易加工、價格盡量便宜便宜等。等。 目前最常用的熱電阻有目前最常用的熱電阻有鉑熱電阻鉑熱電阻和和銅熱電阻銅熱電阻。 純金屬純金屬是熱電阻的主要材料，是利用金屬的電阻值隨是熱電阻的主要材料，是利用金屬的電阻值隨溫溫度變化而變化度

3、變化而變化的原理進(jìn)行測溫的。的原理進(jìn)行測溫的。(一一)金屬熱電阻工作原理金屬熱電阻工作原理一、金屬熱電阻一、金屬熱電阻式中：式中：R0 元件在元件在T0 時的電阻；時的電阻； a T0 時的電阻溫度系數(shù)；時的電阻溫度系數(shù)； RT 溫度為溫度為T 時元件的電阻值時元件的電阻值。 大多數(shù)金屬導(dǎo)體的電阻，電阻率幾乎都與溫度成正比。大多數(shù)金屬導(dǎo)體的電阻，電阻率幾乎都與溫度成正比。 溫度系數(shù)溫度系數(shù)a表征電阻的阻值表征電阻的阻值隨溫度變化的程度隨溫度變化的程度。 金屬的溫度系數(shù)為金屬的溫度系數(shù)為正正，即阻值隨溫度的，即阻值隨溫度的升高而增加升高而增加。 單晶半導(dǎo)體的單晶半導(dǎo)體的a也是也是正正的，但隨摻雜

4、的增的，但隨摻雜的增加而減小加而減小。 陶瓷半導(dǎo)體（熱敏電阻）的陶瓷半導(dǎo)體（熱敏電阻）的a為為負(fù)負(fù)，且非，且非線性較大線性較大。鉑電阻阻值與溫度變化之間的關(guān)系可以近似用下式表示：鉑電阻阻值與溫度變化之間的關(guān)系可以近似用下式表示： 在在0660溫度范圍內(nèi)溫度范圍內(nèi) 在在-2000溫度范圍內(nèi)溫度范圍內(nèi) 式中式中 R0、Rt分別為分別為0和和t的電阻值；的電阻值； A常數(shù)常數(shù)(3.96310-3/)； B常數(shù)常數(shù)(-5.8610-7/2)； C常數(shù)常數(shù)(-4.2210-12/4)。 20(1)tRRAtBt2301(100)tRRAtBtC tt 銅在銅在-50150范圍內(nèi)銅電阻范圍內(nèi)銅電阻化學(xué)、物

5、理性能穩(wěn)定化學(xué)、物理性能穩(wěn)定，輸出輸入特性輸出輸入特性接近線性接近線性，價格低廉價格低廉。 銅電阻阻值與溫度變化之間的關(guān)系可近似表示為：銅電阻阻值與溫度變化之間的關(guān)系可近似表示為： 式中式中 A常量常量(4.28910-3/)； B常量常量(-2.13310-7/2)； C常量常量(1.23310-9/3)。 當(dāng)溫度高于當(dāng)溫度高于100時時易被氧化易被氧化，因此適用于，因此適用于溫度較溫度較低低和和沒有浸蝕性沒有浸蝕性的介質(zhì)中工作。的介質(zhì)中工作。230(1)tRRAtBtCt金屬熱電阻傳感器實物 內(nèi)部引線方式有兩線制、 三線制和四線制三種。二線制中引線電阻對測量影響大, 用于測溫精度不高場合。

6、三線制可以減小熱電阻與測量儀表之間連接導(dǎo)線的電阻因環(huán)境溫度變化所引起的測量誤差。 四線制可以完全消除引線電阻對測量的影響, 用于高精度溫度檢測。工業(yè)用鉑電阻測溫采用三線制或四線制。(二二)金屬熱電阻測量與接口電路金屬熱電阻測量與接口電路當(dāng)溫度處于測量下限時，當(dāng)溫度處于測量下限時， RtRtmin，調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)e2使電使電橋平衡，橋平衡，U0，即，即0434121min21min ERRRERrrRrrRUttERRRERrrRrrRtt 434121min21minERrrRRRERrrRrrRERrrRRrrRRERRRERrrRrrRUttttttt 2121min1121min21min1

7、21min21min43412121)(當(dāng)溫度上升，當(dāng)溫度上升，RtRtminRt ，橋路失去平衡，有，橋路失去平衡，有12TRRrr 因為因為r1、r2相等又接在相鄰橋臂上，導(dǎo)線的電阻變化相等又接在相鄰橋臂上，導(dǎo)線的電阻變化不影響電橋平衡。不影響電橋平衡。3、 四線制測溫四線制測溫)1 (0110tIRRRIRRRUftf運放采用斬波放大器ICL7650差動放大器。恒流源供電。由上式知引線電阻由上式知引線電阻r r1 1 r r4 4將不引起測量誤差。電壓表的將不引起測量誤差。電壓表的值值E EMM可認(rèn)為是熱電阻可認(rèn)為是熱電阻R Rt t上的壓降，據(jù)此可計算出微小溫上的壓降，據(jù)此可計算出微小

8、溫度變化。度變化。MMVMVMtIEII)rr(IEIER32玻璃殼玻璃殼熱敏電阻熱敏電阻引引線線二、半導(dǎo)體熱敏電阻二、半導(dǎo)體熱敏電阻溫度溫度電阻電阻CTRNTCPTCNTC熱敏電阻的主要特性TBTAeR 試驗求試驗求A、B2211TTRTRT11TBTAeR22TBTAeR)211(211TTBTTeRR 對于對于NTC型熱敏電阻，在一定溫度內(nèi)，熱敏電型熱敏電阻，在一定溫度內(nèi)，熱敏電阻的阻的R-T特性符合指數(shù)規(guī)律，即特性符合指數(shù)規(guī)律，即11TBTeRA 211221lnTTRRTTTTBTR00expTBTBRRT0T0RNTC熱敏電阻的主要特性TdTdRRT1dTAedAeTBTB)(12

9、TB.constTTT：在任意溫度下溫度變化1C時的電阻變化率 1 1、半導(dǎo)體熱敏電阻的線性化、半導(dǎo)體熱敏電阻的線性化在精密溫度測量中在精密溫度測量中, ,熱敏電阻非線性溫度特性影響熱敏電阻非線性溫度特性影響測溫精度。測溫精度。 在一定溫度范圍內(nèi)在一定溫度范圍內(nèi), ,有兩種方法線性化：有兩種方法線性化： y用用恒流源供電，熱敏電阻兩端電壓作溫度指示，熱敏電阻兩端電壓作溫度指示, ,則用一適當(dāng)?shù)碾娮鑴t用一適當(dāng)?shù)碾娮鑂pRp與熱敏電阻與熱敏電阻R RT T并聯(lián)進(jìn)行線性化。 y以以恒壓源供電, ,把熱敏電阻的電流作為溫度指把熱敏電阻的電流作為溫度指示示, ,在在R RT T上上串聯(lián)電導(dǎo)Gs進(jìn)行線性化

10、。 半導(dǎo)體熱敏電阻的線性化與測量電路線性化線性化 (a)(a)并聯(lián)電阻并聯(lián)電阻 (b)(b)串聯(lián)電導(dǎo)串聯(lián)電導(dǎo) 在曲線的拐點附近，曲線近似為線性，因此在曲線的拐點附近，曲線近似為線性，因此把把測量溫度范圍的中點測量溫度范圍的中點TiTi設(shè)在拐點處設(shè)在拐點處。 根據(jù)拐點處熱敏電阻根據(jù)拐點處熱敏電阻R RT T的值，選擇并聯(lián)電阻的值，選擇并聯(lián)電阻RpRp，RpRp計算公式推導(dǎo)：計算公式推導(dǎo)： 由于由于R RT T = R = R0 0 e eB B/T/T , ,故故 上式求兩階導(dǎo)數(shù)并使之等于零得到：上式求兩階導(dǎo)數(shù)并使之等于零得到： 即：即： 式中式中R RTiTi為熱敏電阻在中點溫度為熱敏電阻在中

11、點溫度TiTi的阻值的阻值類似地類似地, ,很容易求出所需串聯(lián)電阻的阻值很容易求出所需串聯(lián)電阻的阻值RsRs: :其中其中G GTiTi為熱敏電阻在中點溫度為熱敏電阻在中點溫度TiTi的電導(dǎo)的電導(dǎo) 線性化將使溫度系數(shù)減小：y并聯(lián)后的溫度系數(shù)為并聯(lián)后的溫度系數(shù)為P P , ,通過對通過對R R式微分可得式微分可得出：出：y與并聯(lián)前比較，溫度系數(shù)與并聯(lián)前比較，溫度系數(shù)P P減小了減小了1/(1+R1/(1+RTiTi/R/RP P) )倍倍 y在高精度測溫中在高精度測溫中, ,用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行線性化。用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行線性化。 2.2.熱敏電阻測溫電路熱敏電阻測溫電路 R Rt t 為熱敏電阻，為熱敏電

12、阻， RsRs 用于電導(dǎo)用于電導(dǎo)- -溫度特性線性化溫度特性線性化 W W1 1 50mV50mV電壓源調(diào)節(jié)電壓源調(diào)節(jié) W W2 2 溫度溫度00時使輸出為零時使輸出為零 輸出電壓輸出電壓U U0 0與與RsRs和和R Rt t串聯(lián)的電導(dǎo)成正比串聯(lián)的電導(dǎo)成正比熱敏電阻在生物醫(yī)學(xué)測量中的應(yīng)用熱敏電阻在生物醫(yī)學(xué)測量中的應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)測量中在生物醫(yī)學(xué)測量中, ,如口腔型，表面型和注射針型如口腔型，表面型和注射針型探頭等以半導(dǎo)體熱敏電阻為溫度敏感元件。探頭等以半導(dǎo)體熱敏電阻為溫度敏感元件。 呼吸傳感器：用膠布固定在病人鼻孔出口處：用膠布固定在病人鼻孔出口處, ,進(jìn)行進(jìn)行呼吸率的連續(xù)檢查呼吸率的連續(xù)檢查

13、 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶傳感器熱電偶傳感器thermocoupleMABT0TF將兩種不同材料組成一個閉合回路，如果兩個結(jié)點將兩種不同材料組成一個閉合回路，如果兩個結(jié)點的溫度不同，則回路中將產(chǎn)生一定的電流（電勢），的溫度不同，則回路中將產(chǎn)生一定的電流（電勢），其大小與材料性質(zhì)及結(jié)點溫度有關(guān)，稱這種物理現(xiàn)其大小與材料性質(zhì)及結(jié)點溫度有關(guān)，稱這種物理現(xiàn)象為象為溫差電現(xiàn)象溫差電現(xiàn)象，這個電勢稱作，這個電勢稱作熱電勢熱電勢先看一個實驗先看一個實驗熱電偶工作原理演示熱電偶工作原理演示 ：當(dāng)兩個結(jié)點溫度不相同時，回路中將：當(dāng)兩個結(jié)點溫度不相同時，回路中將產(chǎn)生電動勢。產(chǎn)生電動勢。 熱電極熱電極A A右端稱為：右

14、端稱為：自 由 端自 由 端（參考端、（參考端、冷端）冷端）左端稱為：左端稱為：測量端測量端（工作端、（工作端、熱端）熱端）熱電極熱電極B B熱電勢熱電勢AB擴散擴散BAnn 擴散擴散電場電場)(TEAB漂移漂移ABBAABnnekTTEln)(KJk/1038. 123Ce19106 . 1BAnn、(一一) 溫差電現(xiàn)象溫差電現(xiàn)象TTAAdTTTE0),(0A0TT、MABT0T熱端冷端(一一) 溫差電現(xiàn)象溫差電現(xiàn)象),(),()()(),(0000TTETTETETETTEBAABABABTTBTTABABAdTdTnnekTnnekT00lnln0TTBABAdTTTnnek0)()(l

15、n0(一一) 溫差電現(xiàn)象溫差電現(xiàn)象0,TTnnBABA0,TTnnBABA0),(0TTEAB對于已選定的熱電偶，當(dāng)參考端溫度對于已選定的熱電偶，當(dāng)參考端溫度T0恒定時，恒定時，EAB(T0)=c和和 為常數(shù)，則總的熱電動勢就只與溫度為常數(shù)，則總的熱電動勢就只與溫度T成單值函數(shù)關(guān)系，即成單值函數(shù)關(guān)系，即 000E( ,)E( )E()()TABABABBATT TTTdt()BA00E( ,)E( )()TABABBATT TTCdt溫度溫度熱電勢（熱電勢（mV）鐵鐵-考銅考銅鎳鉻鎳鉻-考銅考銅EA2鎳鉻鎳鉻-鎳硅鎳硅EV2鉑銠鉑銠-鉑鉑LB-3(一一) 溫差電現(xiàn)象溫差電現(xiàn)象(二二)、熱電偶基

16、本定律、熱電偶基本定律MABCT0T123MCABBT0T1T1234),(),(),(00TTETTETTTEnCDnABnABCDT0TnTnTABCD(二二)、熱電偶基本定律、熱電偶基本定律),(),(),(00TTETTETTTEnCDnABnABCD),(),(),(00TTETTETTTEnABnABnAB),(),(),(00TTETTTETTEnABnABnABCTCTn。，其中，000(二二)、熱電偶基本定律、熱電偶基本定律BAABCC0TT標(biāo)準(zhǔn)電極：鉑標(biāo)準(zhǔn)電極：鉑),(0TTEAB),(),(00TTETTEBCAC(二二)、熱電偶基本定律、熱電偶基本定律mVEmVEBCA

17、C354. 8)0 , 5 .1084(,967.13)0 , 5 .1084(?)0 , 5 .1084(ABE)(613. 5354. 8967.13)0 , 5 .1084(mVEAB(二二)、熱電偶基本定律、熱電偶基本定律（三）、熱電偶的結(jié)構(gòu)種類（三）、熱電偶的結(jié)構(gòu)種類 為了適應(yīng)不同生產(chǎn)對象的測溫要求和條件，熱電偶為了適應(yīng)不同生產(chǎn)對象的測溫要求和條件，熱電偶的結(jié)構(gòu)形式有：的結(jié)構(gòu)形式有：1. 熱電偶的結(jié)構(gòu)形式熱電偶的結(jié)構(gòu)形式 接線盒熱電極熱端絕緣管保護管安裝螺紋安裝螺紋安裝法蘭安裝法蘭普通普通裝配型裝配型熱電熱電偶的結(jié)構(gòu)偶的結(jié)構(gòu)放大圖放大圖 接線盒接線盒引出線套管引出線套管 固定螺紋固定

18、螺紋 （出廠時用塑料包裹）（出廠時用塑料包裹）熱電偶工作端（熱端）熱電偶工作端（熱端） 不銹鋼不銹鋼保護管保護管 法蘭法蘭鎧裝型熱電偶可鎧裝型熱電偶可 長達(dá)上百米長達(dá)上百米薄壁金屬薄壁金屬 保護保護套管（鎧體）套管（鎧體） BA絕緣絕緣 材料材料鎧裝型熱電偶橫截面鎧裝型熱電偶橫截面 鎧裝熱電偶的制造工藝：鎧裝熱電偶的制造工藝：把熱電極材料與高溫絕緣材料把熱電極材料與高溫絕緣材料預(yù)置在金屬保護管中、運用同比例壓縮延伸工藝、將這三預(yù)置在金屬保護管中、運用同比例壓縮延伸工藝、將這三者合為一體，制成各種直徑、規(guī)格的鎧裝偶體，再截取適者合為一體，制成各種直徑、規(guī)格的鎧裝偶體，再截取適當(dāng)長度、將工作端焊接

19、密封、配置接線盒即成為柔軟、細(xì)當(dāng)長度、將工作端焊接密封、配置接線盒即成為柔軟、細(xì)長的鎧裝熱電偶。長的鎧裝熱電偶。 鎧裝熱電偶特點：鎧裝熱電偶特點：內(nèi)部的熱電偶絲與外界空氣隔絕，有內(nèi)部的熱電偶絲與外界空氣隔絕，有著良好的抗高溫氧化、抗低溫水蒸氣冷凝、抗機械外力沖著良好的抗高溫氧化、抗低溫水蒸氣冷凝、抗機械外力沖擊的特性。鎧裝熱電偶可以制作得很細(xì)，能解決擊的特性。鎧裝熱電偶可以制作得很細(xì)，能解決微小、狹微小、狹窄場合窄場合的測溫問題，且具有抗震、可彎曲、超長等優(yōu)點。的測溫問題，且具有抗震、可彎曲、超長等優(yōu)點。 特點：熱接點可以做得很小（特點：熱接點可以做得很小（m），具有熱容量小、反），具有熱容量

20、小、反應(yīng)速度快（應(yīng)速度快（s）等特點，適用于微小面積上的表面溫度以及）等特點，適用于微小面積上的表面溫度以及快速變化的動態(tài)溫度測量。快速變化的動態(tài)溫度測量。 1. 熱電偶冷端溫度補償熱電偶冷端溫度補償?shù)趯嶋H測量過程中，由于冷端溫度要受熱源溫度或周但在實際測量過程中，由于冷端溫度要受熱源溫度或周圍環(huán)境溫度的影響，使得其不固定，將引起測量誤差。圍環(huán)境溫度的影響，使得其不固定，將引起測量誤差。eAB(T,T0)=eAB(T)c=f(T) 根據(jù)熱電偶測溫原理，固定冷端溫度根據(jù)熱電偶測溫原理，固定冷端溫度T T0 0，（四）、熱電偶傳感器的測量電路（四）、熱電偶傳感器的測量電路 ： 1、用熱電偶的分度

21、表查毫伏數(shù)、用熱電偶的分度表查毫伏數(shù)-溫度時，溫度時，必須滿足必須滿足t0=0 C的條件的條件。在實際測溫中，冷端溫度常隨環(huán)境溫度而變化，這樣。在實際測溫中，冷端溫度常隨環(huán)境溫度而變化，這樣t0不但不但不是不是0 C，而且也不恒定，而且也不恒定， 因此因此將產(chǎn)生誤差將產(chǎn)生誤差。 2、 一般情況下，冷端溫度均高于一般情況下，冷端溫度均高于0 C，熱電勢總是偏小熱電勢總是偏小。應(yīng)想辦法應(yīng)想辦法消除或補償消除或補償熱電偶的熱電偶的冷端損失冷端損失 。熱電偶一般做得較短，熱電偶一般做得較短， 一般為一般為3502000mm。在實際測溫時，需要把熱電偶輸出的電勢信號傳輸?shù)竭h(yuǎn)在實際測溫時，需要把熱電偶輸出

22、的電勢信號傳輸?shù)竭h(yuǎn)離現(xiàn)場數(shù)十米遠(yuǎn)的控制室里的顯示儀表或控制儀表，這離現(xiàn)場數(shù)十米遠(yuǎn)的控制室里的顯示儀表或控制儀表，這樣樣, 冷端溫度冷端溫度t0比較穩(wěn)定。比較穩(wěn)定。 ：工程中采用一種補償導(dǎo)線。在：工程中采用一種補償導(dǎo)線。在0100溫度范圍溫度范圍內(nèi)，要求補償導(dǎo)線和所配熱電偶具有相同的熱電特性。內(nèi)，要求補償導(dǎo)線和所配熱電偶具有相同的熱電特性。 AB屏蔽層屏蔽層保護層保護層 在實驗室及精密測量中，通常把冷端放入在實驗室及精密測量中，通常把冷端放入0恒溫器恒溫器或裝滿冰水混合物的容器中，以便冷端溫度保持或裝滿冰水混合物的容器中，以便冷端溫度保持0。 這是一種理想的補償方法，但工業(yè)中使用極為不便。這是一

23、種理想的補償方法，但工業(yè)中使用極為不便。 v在冰瓶中，冰水混合物的溫度能較長時間地保持在在冰瓶中，冰水混合物的溫度能較長時間地保持在0 0 C C不變。不變。 1被測流體管道被測流體管道 2熱電偶熱電偶 3接線盒接線盒 4補償導(dǎo)線補償導(dǎo)線 5銅質(zhì)導(dǎo)線銅質(zhì)導(dǎo)線 6毫伏表毫伏表 7冰瓶冰瓶 8冰水混合物冰水混合物 9試管試管 10新的冷端新的冷端 當(dāng)冷端溫度當(dāng)冷端溫度t0不等于不等于0，需要對熱電偶回路的測量電，需要對熱電偶回路的測量電勢值勢值eAB（t，t0）加以修正。當(dāng)工作端溫度為）加以修正。當(dāng)工作端溫度為t時，分度表可時，分度表可查查eAB(t,0)與與eAB(t0,0)。 根據(jù)中間溫度定律

24、得到：根據(jù)中間溫度定律得到： eAB(t,0)= eAB(t,t0)+eAB(t0，0) eAB（t，0）= eAB(t,t0)+eAB(t0,0)=33.29+1.203=34.493mV由鎳鉻由鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表得鎳硅熱電偶分度表得t=829.8。 用鎳鉻用鎳鉻-鎳硅熱電偶測量加熱爐溫度。已知冷端溫度鎳硅熱電偶測量加熱爐溫度。已知冷端溫度t0=30，測得熱電勢，測得熱電勢eAB（t，t0）為）為33.29mV, 求加熱爐求加熱爐溫度。溫度。 解：查鎳鉻解：查鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表得鎳硅熱電偶分度表得eAB（30，0）1.203 mV。 可得可得 000( , )( , )UABCABA

25、BABEt ttRUEt tU 恒定值132213112323()()(1)()UUUUCCABCCR RRR RR RRUEERRRRRRRREAB（t，0）= EAB(t,t0)+EAB(t0,0) XT-WBC熱電偶 冷端補償器 電橋補償法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的不平衡電壓來自動補電橋補償法是利用不平衡電橋產(chǎn)生的不平衡電壓來自動補償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢變化值，可購買與被償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢變化值，可購買與被補償熱電偶對應(yīng)型號的補償電橋。補償熱電偶對應(yīng)型號的補償電橋。 MczABRRRTTEI),(0MczRRR、T0TnTnTABCD0TMLR儀表儀表AABB

26、1T2TCCDTE0T0T)()()(001TETETEEDBBDABT)()()(002TETETECAACBA)()(21TETEEBAABT)()(21TETEABABAABB1T2TTE0T0TAB0T 3T1E2E3E儀表儀表3R2R1R3321EEEET),(),(),(31030201TTETTETTEABABAB AABB1T2TTE0TAB3T儀表儀表0T0T0TCCCDDD)()(01TETEEDCABT)()(03TETEDCAB)()(02TETEDCAB)()()(201TETETEEABABABT)()()(030TETETEABABAB),(),(),(03020

27、1TTETTETTEEABABABTTEE31平均)()(00TETEBADC)(0TEAB 一、一、 晶體管溫度傳感器晶體管溫度傳感器 利用利用PN結(jié)的結(jié)的結(jié)電壓隨溫度成近似線性變化結(jié)電壓隨溫度成近似線性變化這一特性這一特性實現(xiàn)對溫度的檢測、控制和補償?shù)裙δ堋？芍苯佑冒雽?dǎo)實現(xiàn)對溫度的檢測、控制和補償?shù)裙δ堋？芍苯佑冒雽?dǎo)體二極管或?qū)雽?dǎo)體三極管接成二極管做成體二極管或?qū)雽?dǎo)體三極管接成二極管做成PN結(jié)溫度結(jié)溫度傳感器。這種傳感器的測溫范圍為傳感器。這種傳感器的測溫范圍為-50至至150，與其，與其他的溫度傳感器相比有較好的線性度，且尺寸小、響應(yīng)他的溫度傳感器相比有較好的線性度，且尺寸小、響應(yīng)快

28、、靈敏度高、熱時間常數(shù)小，因此用途較廣。快、靈敏度高、熱時間常數(shù)小，因此用途較廣。理想二極管的伏安特性可近似表示為：理想二極管的伏安特性可近似表示為：1- kTqUexpIIFSFIF：PN結(jié)正向電流；結(jié)正向電流；UF ：PN結(jié)正向壓降；結(jié)正向壓降；IS ：PN結(jié)反向飽和電流；結(jié)反向飽和電流；q：電子電荷量；：電子電荷量；T：絕對溫度；：絕對溫度； k：波爾茲曼常數(shù)。：波爾茲曼常數(shù)。 只要滿足正向電壓只要滿足正向電壓UF大于幾個大于幾個kT/q，其正向電，其正向電流流IF與與UF及溫度及溫度T之間的關(guān)系可表示之間的關(guān)系可表示為：為： kTqUexpIIFSFkTqUIIln FSFlnlnSF

29、FSFIIkTkTUqIqI （）（）vVJdpdnrJJJdpJdnJrJP 區(qū)N 區(qū)pxnx0 正向電流密度由三部分組成： 1、空穴擴散電流密度 Jdp ( 在 N 區(qū)中推導(dǎo) ） 2、電子擴散電流密度 Jdn ( 在 P 區(qū)中推導(dǎo) ） 3、勢壘區(qū)復(fù)合電流密度 Jr ( 在勢壘區(qū)中推導(dǎo) ）上式表明：上式表明：在一定電流下在一定電流下，二極管正向電壓與溫度呈，二極管正向電壓與溫度呈線性關(guān)系。線性關(guān)系。（只要它們工作在（只要它們工作在PNPN結(jié)空間電荷區(qū)中的復(fù)合電流和表結(jié)空間電荷區(qū)中的復(fù)合電流和表面漏電流可以忽略）面漏電流可以忽略）經(jīng)研究表明，對于經(jīng)研究表明，對于鍺和硅鍺和硅 QA QA二極管二

30、極管，在相當(dāng)寬的一個，在相當(dāng)寬的一個溫度范圍內(nèi)其正向電壓與溫度之間的關(guān)系與上式吻溫度范圍內(nèi)其正向電壓與溫度之間的關(guān)系與上式吻合。合。對于不同的工作電流，溫敏二極管的對于不同的工作電流，溫敏二極管的U UF F-T-T關(guān)系是不同關(guān)系是不同的；但是的；但是U UF F-T-T之間總是線性關(guān)系。之間總是線性關(guān)系。另外：上式只對擴散電流成立，但實際二極管的正另外：上式只對擴散電流成立，但實際二極管的正向電流還包括空間電荷區(qū)中的復(fù)合電流和表面復(fù)合向電流還包括空間電荷區(qū)中的復(fù)合電流和表面復(fù)合電流。故實際二極管的電壓電流。故實際二極管的電壓 溫度特性是偏離理想溫度特性是偏離理想情況的。情況的。利用三極管發(fā)射

31、結(jié)正向電壓利用三極管發(fā)射結(jié)正向電壓Ube隨溫度上升而下降隨溫度上升而下降的原理。由于在發(fā)射結(jié)正向偏置下，雖然發(fā)射結(jié)電的原理。由于在發(fā)射結(jié)正向偏置下，雖然發(fā)射結(jié)電流也包括擴散電流、空間電荷的復(fù)合電流和表面復(fù)流也包括擴散電流、空間電荷的復(fù)合電流和表面復(fù)合電流三種成分，但只有其中的合電流三種成分，但只有其中的擴散電流擴散電流能夠到達(dá)能夠到達(dá)集電極形成集電極電流集電極形成集電極電流Ic，而另兩種電流則作為基，而另兩種電流則作為基極電流漏掉。因此，晶體管的極電流漏掉。因此，晶體管的IcUbe關(guān)系比二極管關(guān)系比二極管的的IFUF關(guān)系更符合理想情況，所以表現(xiàn)出更好的關(guān)系更符合理想情況，所以表現(xiàn)出更好的電壓電

32、壓 溫度線性關(guān)系。溫度線性關(guān)系。類似于類似于PNPN結(jié)，一只晶體管的發(fā)射極電流密度可用下式結(jié)，一只晶體管的發(fā)射極電流密度可用下式表示：表示：1exp -1beesqUJJakTJe：發(fā)射極電流密度；：發(fā)射極電流密度；a：共基接法的短路電流增益；：共基接法的短路電流增益；Ube：基：基-射極電位差；射極電位差；Js ：發(fā)射極飽和電流密度；：發(fā)射極飽和電流密度；q：電子電荷量；：電子電荷量；T：絕對溫度；：絕對溫度； k：波爾茲曼常數(shù)。：波爾茲曼常數(shù)。 通常通常a1,JeJs,上式可表示為：上式可表示為：0cIexp begqUEaTkT0lnbegckTaTUVqI（）若若I Ic c恒定恒定，

33、則，則U Ubebe僅隨溫度僅隨溫度T T 成單調(diào)單值函成單調(diào)單值函數(shù)變化。數(shù)變化。溫敏晶體管作為負(fù)反饋元件跨接在運算放大器的反相輸溫敏晶體管作為負(fù)反饋元件跨接在運算放大器的反相輸入端和輸出端，基極接地。如此連接的目的是使發(fā)射結(jié)入端和輸出端，基極接地。如此連接的目的是使發(fā)射結(jié)為正偏。而集電結(jié)幾乎為零偏。為正偏。而集電結(jié)幾乎為零偏。零偏零偏的集電結(jié)使得集電結(jié)電流中不需要的的集電結(jié)使得集電結(jié)電流中不需要的空間電荷的空間電荷的復(fù)合電流和表面復(fù)合電流為零復(fù)合電流和表面復(fù)合電流為零，而發(fā)射結(jié)電流中的，而發(fā)射結(jié)電流中的發(fā)發(fā)射結(jié)空間電荷復(fù)合電流和表面漏電流作為基極電流流射結(jié)空間電荷復(fù)合電流和表面漏電流作為基

34、極電流流入地入地。因此，。因此，集電極電流完全由擴散電流成分組成集電極電流完全由擴散電流成分組成。集電極電流集電極電流I Ic c只取決于集電極電阻只取決于集電極電阻R RC C和電源和電源E E，保證，保證了溫敏晶體管的了溫敏晶體管的I Ic c恒定。電容恒定。電容C C的作用是防止寄生振的作用是防止寄生振蕩。蕩。 將溫敏晶體管及其輔助電路集成在同一芯片的集成將溫敏晶體管及其輔助電路集成在同一芯片的集成化溫度傳感器。化溫度傳感器。其最大優(yōu)點是直接給出正比于絕對溫度的理想的線其最大優(yōu)點是直接給出正比于絕對溫度的理想的線性輸出，另外，體積小、成本低廉。因此，它是現(xiàn)性輸出，另外，體積小、成本低廉。

35、因此，它是現(xiàn)代半導(dǎo)體溫度傳感器的主要發(fā)展方向之一。目前，代半導(dǎo)體溫度傳感器的主要發(fā)展方向之一。目前，已經(jīng)廣泛用于已經(jīng)廣泛用于-50+150-50+150溫度范圍內(nèi)的溫度監(jiān)測、溫度范圍內(nèi)的溫度監(jiān)測、控制和補償?shù)脑S多場合。控制和補償?shù)脑S多場合。晶體管的晶體管的U Ubebe在在I Ic c恒定條件下，認(rèn)為與溫度呈恒定條件下，認(rèn)為與溫度呈線性關(guān)系；但實際上關(guān)系式中仍然存在非線線性關(guān)系；但實際上關(guān)系式中仍然存在非線性項，另外這種關(guān)系也不直接與任何溫標(biāo)性項，另外這種關(guān)系也不直接與任何溫標(biāo)( (絕絕對、攝氏、華氏等對、攝氏、華氏等) )相對應(yīng)。此外溫敏晶體管相對應(yīng)。此外溫敏晶體管U Ubebe值在同一生產(chǎn)

36、批量中，可能有值在同一生產(chǎn)批量中，可能有100mv100mv的離散性。的離散性。因此因此集成溫度傳感器中均采用一對非常匹配的差分對管集成溫度傳感器中均采用一對非常匹配的差分對管作為溫度敏感元件，采用下圖的電路形式，使其直接給作為溫度敏感元件，采用下圖的電路形式，使其直接給出正比于絕對溫度的嚴(yán)格的線性輸出出正比于絕對溫度的嚴(yán)格的線性輸出。電路中1、2是結(jié)構(gòu)和性能完全相同的晶體管，它們分別在不同的集電極電流I1和I2下工作。由圖可見，R的電壓應(yīng)為1和2的基極發(fā)射極電壓差。1122lnCbebebeCIkTUUUqI由于兩管集電極面積相等，因此，集電極電流比由于兩管集電極面積相等，因此，集電極電流比

37、應(yīng)等于集電極電流密度比，即：應(yīng)等于集電極電流密度比，即：故只要保持兩管的集電極電流密度之比不變，故只要保持兩管的集電極電流密度之比不變，R R上的電壓上的電壓 U Ubebe將正比于絕對溫度將正比于絕對溫度T T。21lnCCbeJJqkTU lnebesaJkTUqJ（）211122CCbeecJJlnqRkTRUII即即Ic2 T。因此因此R2上的電壓也正比于絕對溫度上的電壓也正比于絕對溫度T。又因為又因為Ic/ Ic2保持不變，則保持不變，則Ic T，于是電路總電流，于是電路總電流I=（ Ic+Ic2） T。集成電路溫度傳感器v 集成電路溫度傳感器是將作為感溫器件的溫敏晶體管及其外圍電路

38、集成在同一單片上的集成化溫度傳感器。v 與分立元件的溫度傳感器相比，這種新型溫度傳感器的最大優(yōu)點在于小型化，使用方便和成本低廉。因此，集成電路溫度傳感器在最近10年內(nèi)得到了迅速發(fā)展，成為半導(dǎo)體溫度傳感器的主要發(fā)展方向之一。目前，商品化的集成電路溫度傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于需要溫度監(jiān)測、控制和補償?shù)脑S多場合。v 集成電路溫度傳感器的典型工作溫度范圍是：集成電路溫度傳感器的典型工作溫度范圍是：- -50150( (即即223423 K) )。具體數(shù)值可能因型號和。具體數(shù)值可能因型號和封裝形式不同而異。封裝形式不同而異。v 目前大量生產(chǎn)和應(yīng)用的集成電路溫度傳感器按輸目前大量生產(chǎn)和應(yīng)用的集成電路溫度傳感器

39、按輸出量不同可分為出量不同可分為電壓型電壓型和和電流型電流型兩大類。此外，近兩大類。此外，近年來也開發(fā)了年來也開發(fā)了頻率輸出型頻率輸出型。Ube=Ube1-Ube2 =Ug0-(k0Tq)ln (BTrIc1)-Ug0+(k0Tq) ln (BTrIc2) =(k0Tq) 圖給出了這種對管差分電路的原理圖。V1和V2是結(jié)構(gòu)和性能上完全相同的晶體管，它們分別在不同的集電極電流Ic1和Ic2下工作。由圖可見，Ube2+Ube-Ube1=0，即電阻R1上得到的電壓為兩管基極-發(fā)射極電壓差：Ic1V1R1V2UbeR2Ic2 對管差分電路原理圖 由于兩管由于兩管集電極面積相等集電極面積相等，因此，因此

40、集電極電流比集電極電流比等于等于集電集電極電流密度比極電流密度比，所以上式可改寫為，所以上式可改寫為 式中式中Jc1和和Jc2分別是分別是V1和和V2管的集電極電流密度。由此可管的集電極電流密度。由此可見，見，只要設(shè)法保持兩管的集電極電流密度之比不變，那么電只要設(shè)法保持兩管的集電極電流密度之比不變，那么電阻阻R1上的電壓上的電壓Ube將正比于絕對溫度。將正比于絕對溫度。Ube是集成電路溫度是集成電路溫度傳感器的基本溫度信號，在此基礎(chǔ)上可以得到所要求的傳感器的基本溫度信號，在此基礎(chǔ)上可以得到所要求的與溫與溫度呈線性關(guān)系的電壓或電流輸出。度呈線性關(guān)系的電壓或電流輸出。 設(shè)設(shè)兩管增益極高兩管增益極高

41、，因此，因此基極電流可以忽略基極電流可以忽略，即集電極電，即集電極電流等于發(fā)射極電流，故有：流等于發(fā)射極電流，故有： Ube=R1Ic2)ln()/(210ccbeJJqTkUIc1V1R1V2UbeR2Ic2對管差分電路原理圖 V2的集電極電流Ic2也正比于絕對溫度，并因此使R2上的電壓也正比于絕對溫度。為使兩管集電極電流（或電流密度）之比保持不變，電流源給出的流過V1的電流Ic1也必須正比于絕對溫度，于是電路總電流（Ic1+Ic2）正比于絕對溫度。Ic1V1R1V2UbeR2Ic2對管差分電路原理圖 圖所示原理性電路可以給出正比于絕對溫度的電壓，亦可給出正比于絕對溫度的電流。作為溫度傳感器

42、的感溫部分，常稱該原理性電路為PTAT(Proportional To Absolute Temperature)核心電路。Ic1V1R1V2UbeR2Ic2 對管差分電路原理圖對于PTAT核心電路，關(guān)鍵在于保證兩管的集電極電流密度之比不隨溫度變化。因為只有實現(xiàn)了這一點，電路才會有正比于溫度的電壓或電流輸出。上式充分說明了這一點。為此，可采用下圖所示的電流鏡PTAT核心電路。v 該電路由兩對晶體管組成。其中NPN晶體管V1和V2是基本的溫敏差分對管，給出溫度信號。與它們分別串聯(lián)的PNP晶體管V3和V4組成所謂的電流鏡。 由于它們具有完全相同的結(jié)構(gòu)和特性，且發(fā)射結(jié)偏壓又相同，所以使得流過V1和V

43、2的集電極電流在任何溫度下始終相等？（成固定比例）。 電流鏡PTAT核心電路V1R1V2n1V3V4如果電阻R1不隨溫度變化，即其電阻溫度系數(shù)為零，則電路的總電流正比于絕對溫度。利用圖所示電路，就得到了一種基本的電流輸出型溫度傳感器。 電流鏡PTAT核心電路V1R1V2n1V3V4 在圖所示的PTAT核心電路基礎(chǔ)上附加一個由與V3、V4相同的PNP晶體管V5和電阻R2組成的支路，就構(gòu)成了電壓輸出型溫度傳感器基本電路，如圖所示。 V5的發(fā)射結(jié)電壓與V3和V4的相同，又具有相同的發(fā)射極面積，于是流過V5和R2支路的電流與另兩支路電流相等，所以輸出電壓：nqTkRRIRUoln)(0122電壓輸出型

44、PTAT核心電路 V1R1nV31V2V4UccV5R2UoV1、V2發(fā)射結(jié)面積比電壓輸出型電壓輸出型1. 四端電壓輸出型四端電壓輸出型 1） 框圖框圖最早研制的電壓輸出型溫度傳感器是四端傳感器，其框圖如圖所示。6.85 VPTAT電 路運 放10 mV/ K50 kU U 輸 出輸 入四端電壓輸出型傳感器框圖2） 典型應(yīng)用典型應(yīng)用 （1）基本應(yīng)用電路基本應(yīng)用電路。基本應(yīng)用電路如圖所示。圖。基本應(yīng)用電路如圖所示。圖(a)和圖和圖(b)分分別給出了使用別給出了使用正電源正電源和和負(fù)電源負(fù)電源的接法。由于輸入端和輸出端短接，的接法。由于輸入端和輸出端短接，作為三端器件，作為三端器件，傳感器在傳感器

45、在U+端和輸出端之間給出正比于絕對溫端和輸出端之間給出正比于絕對溫度的電壓輸出度的電壓輸出Uo，其，其溫度靈敏度溫度靈敏度是是10mVK。輸 入輸 出 15 VR18.2 kUUUo(10 mV / K)(a) 正 電 源輸 入輸 出UUUo( 10 mV / K)(b) 負(fù) 電 源 15 V 在內(nèi)部參考電壓的箝位作用下，在內(nèi)部參考電壓的箝位作用下，U+和和U-端之間的電壓保持端之間的電壓保持為為6.85V，傳感器實際上是一個電壓源，所以傳感器必須和一個，傳感器實際上是一個電壓源，所以傳感器必須和一個電阻電阻R1串聯(lián)，而所加電壓串聯(lián)，而所加電壓Ucc要大于要大于6.85V，常取，常取15V。傳

46、感器。傳感器電路電流通常選在電路電流通常選在1 mA左右，因此左右，因此R1值可由下式確定：值可由下式確定：KmAmAVVUkRcc2 . 8185. 6151)(85. 6)()(1輸入輸出15 VR18.2 kUUUo(10 mV / K)(a) 正電源輸入輸出UUUo(10 mV / K)(b) 負(fù)電源15 V(2) 攝氏溫度檢測電路。攝氏溫度檢測電路。圖給出了圖給出了用輸出電壓直接表示攝氏溫度的檢用輸出電壓直接表示攝氏溫度的檢測電路。圖測電路。圖(a)是把傳感器本身的參是把傳感器本身的參考電壓分壓，考電壓分壓，取出取出2.73 V作為偏置作為偏置電壓，使輸出電平移動電壓，使輸出電平移動

47、-2.73 V，即，即使其在使其在273K(0 )時，輸出為零，時，輸出為零，于是補償后的輸出于是補償后的輸出Uo將將直接指示攝直接指示攝氏溫度氏溫度，而不再是絕對溫度。，而不再是絕對溫度。輸 入輸 出 15 VR112 kUUUo(10 mV / )(a)CR327 kR439 kRw5 kR25.6 k 15 V輸 入輸 出UU(b) 15 VR220 kRw100 kR17.5 kR320 kUo(10 mV / ) 15 V輸出電壓的靈敏度為10mV，而且輸出是對地而言的。攝氏溫度檢測電路 圖圖(b)中的放大器可采用通用型中的放大器可采用通用型運算放大器，運算放大器，若要求精度高，若要

48、求精度高，可使用高精度運算放大器可使用高精度運算放大器。外。外部定標(biāo)可在任何已知溫度下進(jìn)部定標(biāo)可在任何已知溫度下進(jìn)行，例如行，例如0或或25 ，只要調(diào)節(jié)，只要調(diào)節(jié)電位器電位器Rw，使輸出為，使輸出為0或或250 mV即可。即可。輸入輸出15 VR112 kUUUo(10 mV / )(a)CR327 kR439 kRw5 kR25.6 k15 V輸入輸出UU(b)15 VR220 kRw100 kR17.5 kR320 kUo(10 mV / )15 V攝氏溫度檢測電路攝氏溫度檢測電路 2. 2. 三端電壓輸出型三端電壓輸出型1 1） 性能特點性能特點 LM135LM235LM335系列是一種

49、精密的、易于定標(biāo)的三端電壓輸出型集成電路溫度傳感器。 當(dāng)它作為兩端器件工作時，相當(dāng)于一個Zener二極管，其擊穿電壓正比于絕對溫度，靈敏度為10mVK。 作為一個電壓源，當(dāng)工作電流在0.45mA范圍內(nèi)變化時，并不影響傳感器的性能，因為它的動態(tài)電阻低于1。 如果在25 下定標(biāo)，在100寬的溫度范圍內(nèi)誤差小于1，具有良好的輸出線性。LM135系列封裝接線圖（a）TO-46金屬殼；（b）TO-92塑料殼 (a)(b)LM135、LM235和LM335的工作溫度范圍分別是-55150 、-40125 和-10100 。圖2.28給出了LM135系列封裝接線圖。這種傳感器內(nèi)部電路的基本部分是一個這種傳感

50、器內(nèi)部電路的基本部分是一個PTAT核心核心電路電路和一個和一個運算放大器運算放大器。外部一個端子接。外部一個端子接U+，一，一個端子接個端子接U-，第三個端子為，第三個端子為調(diào)整端調(diào)整端，供傳感器作，供傳感器作外部定標(biāo)時使用外部定標(biāo)時使用(a)(b)2） 典型應(yīng)用典型應(yīng)用（1） 基本溫度檢測。基本溫度檢測。把傳感器作為一個兩把傳感器作為一個兩端器件與一個電阻串聯(lián)，加上適當(dāng)?shù)碾妷海似骷c一個電阻串聯(lián)，加上適當(dāng)?shù)碾妷海涂梢缘玫届`敏度為就可以得到靈敏度為10mVK、直接正比、直接正比于絕對溫度的電壓輸出于絕對溫度的電壓輸出Uo，如圖所示。實際，如圖所示。實際上這時傳感器可以看做是溫度系數(shù)為上這時

51、傳感器可以看做是溫度系數(shù)為10mVK的電壓源。傳感器的工作電流由電阻的電壓源。傳感器的工作電流由電阻R和電源電壓和電源電壓Ucc決定：決定：I=(Ucc - Uo)R由上式可以看出，由上式可以看出，工作電流隨溫度變化，工作電流隨溫度變化，但是但是LM135系列作為電壓源其內(nèi)阻極小，系列作為電壓源其內(nèi)阻極小，所所以電流變化并不影響輸出電壓。以電流變化并不影響輸出電壓。基本測溫電路UccRUo(10 mV / K)圖給圖給出了可以進(jìn)行外部定出了可以進(jìn)行外部定標(biāo)的傳感器電路。這時傳感器標(biāo)的傳感器電路。這時傳感器作為三端器件工作，通過對作為三端器件工作，通過對10k電位器的調(diào)節(jié)，完成定電位器的調(diào)節(jié)，完

52、成定標(biāo)，以減小工藝偏差產(chǎn)生的誤標(biāo)，以減小工藝偏差產(chǎn)生的誤差。例如在差。例如在25 下，調(diào)節(jié)電下，調(diào)節(jié)電位器，使輸出電壓位器，使輸出電壓Uo=2.982 V。 經(jīng)過定標(biāo)，傳感器的靈經(jīng)過定標(biāo)，傳感器的靈敏度達(dá)到設(shè)計值敏度達(dá)到設(shè)計值10 mVK，從而提高了傳感器的精度。從而提高了傳感器的精度。 可定標(biāo)的傳感器測溫電路可定標(biāo)的傳感器測溫電路 UccRUo(10 mV / K)10 k（2） 可定標(biāo)的傳感器。可定標(biāo)的傳感器。第四節(jié)第四節(jié) 其他類型的溫度傳感器其他類型的溫度傳感器石英晶體的溫度石英晶體的溫度頻率轉(zhuǎn)換頻率轉(zhuǎn)換石英晶體切型：石英晶體切型：晶片是從一塊晶體上按一定的方位角切下的薄片，可以是圓形或

53、正方形，矩形等。按切割晶片的方位不同，可將晶片分為AT、BT、CT、DT、X、Y等多種切型。不同切型的晶片其特性也不盡相同，尤其是頻率溫度特性相差較大。Y切型，LC切型，AC切型的石英晶體具有良好的線性頻率溫度特性，石英晶體的固有諧振頻率與溫度T的關(guān)系可以如下表達(dá)：石英晶體傳感器應(yīng)用實例石英晶體傳感器應(yīng)用實例石英晶體數(shù)字溫度計石英晶體數(shù)字溫度計熱釋電傳感器熱釋電傳感器 2 2熱釋電材料單疇極化熱釋電材料單疇極化sPsP由于保持下來的由于保持下來的 ，將在材料表面吸附表面電荷，將在材料表面吸附表面電荷，其面電荷密度其面電荷密度sPsP單疇化后的熱電體，其電極化矢量單疇化后的熱電體，其電極化矢量 值是溫度的函數(shù)值是溫度的函數(shù)sP圖（a）所示的面電極結(jié)構(gòu)中，電極置于熱釋電晶體的前后表面上, 其中一個電極位于光敏面內(nèi)。 這種電極結(jié)構(gòu)的電極面積較大，極間距離較少，因而極間電容較大，故其不適于高速應(yīng)用。二、熱釋電的構(gòu)成及特性二、熱釋電的構(gòu)成及特性熱釋電外形如圖熱釋電外形如圖l l所示。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2 2所示。實用所示。實用的熱釋電由敏感元件、場效應(yīng)管、高阻電阻、濾光片的熱釋電由敏感元件、場效應(yīng)管、高阻電阻、濾光片等組成，并向殼內(nèi)充入氮氣封裝起來。等組成，并向殼