1、大學物理實驗報告典范綱要：熱敏電阻是阻值對溫度變化特別敏感的一種半導體電阻，擁有很多獨到的長處和用途，在自動控制、無線電子技術、遙控技術及測溫技術等方面有著寬泛的應用。本實驗經過用電橋法來研究熱敏電阻的電阻溫度特征，加深對熱敏電阻的電阻溫度特征的認識。重點詞：熱敏電阻、非均衡直流電橋、電阻溫度特征1、前言熱敏電阻是依據半導體資料的電導率與溫度有很強的依靠關系而制成的一種器件，其電阻溫度系數一般為（-0.003+0.6）-1。所以，熱敏電阻一般能夠分為:、負電阻溫度系數（簡稱NTC）的熱敏電阻元件常由一些過渡金屬氧化物（主要用銅、鎳、鈷、鎘等氧化物）在必定的燒結條件下形成的半導體金屬氧化物作為基

2、本材料制成的，最近幾年還有單晶半導體等資料制成。國產的主假如指MF91MF96型半導體熱敏電阻。因為構成這種熱敏電阻的上述過渡金屬氧化物在室溫范圍內基本已所有電離，即載流子濃度基本上與溫度沒關，所以這種熱敏電阻的電阻率隨溫度變化主要考慮遷徙率與溫度的關系，跟著溫度的高升，遷徙率增添，第1頁共7頁電阻率降落。大多應用于測溫控溫技術，還能夠制成流量計、功率計等。、正電阻溫度系數（簡稱PTC）的熱敏電阻元件常用鈦酸鋇資料增添微量的鈦、鋇等或稀土元素采納陶瓷工藝，高溫燒制而成。這種熱敏電阻的電阻率隨溫度變化主要依靠于載流子濃度，而遷徙率隨溫度的變化相對能夠忽視。載流子數量隨溫度的高升呈指數增添，載流子

3、數量越多，電阻率越校應用寬泛，除測溫、控溫，在電子線路中作溫度賠償外，還制成各種加熱器，如電吹風等。2、實驗裝置及原理【實驗裝置】FQJ型教課用非均衡直流電橋，FQJ非均衡電橋加熱實驗裝置（加熱爐內置MF51型半導體熱敏電阻（2.7k）以及控溫用的溫度傳感器），連結線若干。【實驗原理】依據半導體理論，一般半導體資料的電阻率和絕對溫度之間的關系為（11）式中a與b關于同一種半導體資料為常量，其數值與資料的物理性質相關。因此熱敏電阻的電阻值能夠依據電阻定律寫為第2頁共7頁（12）式中為兩電極間距離，為熱敏電阻的橫截面，。對某一特定電阻而言，與b均為常數，用實驗方法能夠測定。為了便于數據辦理，將上式

4、兩邊取對數，則有（13）上式表示與呈線性關系，在實驗中只需測得各個溫度以及對應的電阻的值，以為橫坐標，為縱坐標作圖，則獲得的圖線應為直線，可用圖解法、計算法或最小二乘法求出參數a、b的值。熱敏電阻的電阻溫度系數下式給出（14）從上述方法求得的b值和室溫代入式（14），就能夠算出室溫時的電阻溫度系數。熱敏電阻在不一樣溫度時的電阻值，可由非均衡直流電橋測得。非均衡直流電橋原理圖如右圖所示，B、D之間為一負載電阻，只需測出，就能夠獲得值。當負載電阻，即電橋輸出處于開路狀態時，=0，僅有電壓輸出，用表示，當時，電橋輸出=0，即電橋處于均衡狀態。為了丈量的正確性，在丈量以前，電橋一定預調均衡，這樣可使輸

5、出電壓只與某一臂的電阻變化相關。第3頁共7頁若R1、R2、R3固定，R4為待測電阻，R4=Rx，則當R4R4+R時，因電橋不均衡而產生的電壓輸出為：（15）在丈量MF51型熱敏電阻時，非均衡直流電橋所采納的是立式電橋，且，則（16）式中R和均為預調均衡后的電阻值，測得電壓輸出后，經過式（16）運算可得R，進而求的=R4+R。3、熱敏電阻的電阻溫度特征研究依據表一中MF51型半導體熱敏電阻（2.7k）之電阻溫度特征研究橋式電路，并設計各臂電阻R和的值，以保證電壓輸出不會溢出（本實驗=1000.0，=4323.0）。依據橋式，預調均衡，將“功能變換”開關旋至“電壓“地點，按下G、B開關，翻開實驗加

6、熱裝置升溫，每隔2測1個值，并將丈量數據列表（表二）。表一MF51型半導體熱敏電阻（2.7k）之電阻溫度特性溫度253035404550556065表二非均衡電橋電壓輸出形式（立式）丈量MF51型熱敏電阻的數據第4頁共7頁i910溫度t10.412.414.416.418.420.422.424.426.428.4熱力學TK283.4285.4287.4289.4291.4293.4295.4297.4299.4301.40.0-12.5-27.0-42.5-58.4-74.8-91.6-107.8-126.4-144.40.0-259.2-529.9-789-1027.2-124.8-145

7、1.9-1630.1-1815.4-1977.94323.04063.83793.13534.03295.83074.92507.62345.1依據表二所得的數據作出圖，如右圖所示。運用最小二乘法計算所得的線性方程為，即MF51型半導體熱敏電阻（2.7k）的電阻溫度特征的數學表達式為。4、實驗結果偏差經過實驗所得的MF51型半導體熱敏電阻的電阻溫度特性的數學表達式為。依據所得表達式計算出熱敏電阻的電阻溫度特征的丈量值，與表一所給出的參照值有較好的一致性，以下表所示：表三實驗結果比較溫度253035404550556065第5頁共7頁868748939823相對偏差%0.740.581.600.

8、894.996.207.408.1810.00從上述結果來看，基本在實驗偏差范圍以內。但我們能夠清楚的發現，跟著溫度的高升，電阻值變小，可是相對偏差卻在變大，這主假如由內熱效應而惹起的。5、內熱效應的影響在實驗過程中，因為利用非均衡電橋丈量熱敏電阻時總有必定的工作電流經過，熱敏電阻的電阻值大，體積小，熱容量小，所以焦耳熱將快速使熱敏電阻產生穩固的高于外界溫度的附帶內熱溫升，這就是所謂的內熱效應。在正確丈量熱敏電阻的溫度特征時，一定考慮內熱效應的影響。本實驗不作進一步的研究和商討。6、實驗小結經過實驗，我們很顯然的能夠發現熱敏電阻的阻值對溫度的變化是特別敏感的，并且跟著溫度上漲，其電阻值呈指數關系降落。因此能夠利用電阻溫度特征制成各種傳感器，可使細小的溫度變化轉變成電阻的變化形成大的信號輸出，特別適第6頁共7頁于高精度丈量。又因為元件的體積小，形狀和封裝資料選擇性廣，特別適于高溫、高濕、振動及熱沖擊等環境下作溫濕度傳感器，可應用與各樣生產作