傳感器第6章課件

1、 傳感器及應(yīng)用傳感器及應(yīng)用第第6 6章章溫度與溫標(biāo)溫度與溫標(biāo)熱電偶及應(yīng)用熱電偶及應(yīng)用 電阻式溫度傳感器及應(yīng)用電阻式溫度傳感器及應(yīng)用PNPN結(jié)和集成溫度傳感器結(jié)和集成溫度傳感器及應(yīng)用及應(yīng)用 溫度是國(guó)際單位制給出的基本物理量之一，它是工溫度是國(guó)際單位制給出的基本物理量之一，它是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)試驗(yàn)中需要經(jīng)常測(cè)量和控制的主要參數(shù)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)試驗(yàn)中需要經(jīng)常測(cè)量和控制的主要參數(shù)，也是與人們?nèi)粘Ｉ罹o密相關(guān)的一個(gè)重要物理量。也是與人們?nèi)粘Ｉ罹o密相關(guān)的一個(gè)重要物理量。 常用的溫度傳感器有：膨脹式、雙金屬片式、磁性常用的溫度傳感器有：膨脹式、雙金屬片式、磁性式、熱電偶、熱電阻、熱敏電阻、式、熱電偶、熱電

2、阻、熱敏電阻、PNPN結(jié)及集成溫度傳感結(jié)及集成溫度傳感器等。器等。要點(diǎn)要點(diǎn)1.1.溫度與溫標(biāo)的概念，各溫標(biāo)間的換算溫度與溫標(biāo)的概念，各溫標(biāo)間的換算2.2.熱電偶結(jié)構(gòu)、類型、分度表、冷端溫度處理熱電偶結(jié)構(gòu)、類型、分度表、冷端溫度處理3.3.熱電阻常用材料、特性、接線制式熱電阻常用材料、特性、接線制式4.4.熱敏電阻類型、特性及熱敏電阻類型、特性及NTCNTC伏安特性應(yīng)用伏安特性應(yīng)用5.5.集成溫度傳感器類型及特性集成溫度傳感器類型及特性溫標(biāo)溫標(biāo)單位單位開爾文開爾文T/K攝氏度攝氏度t/華氏度華氏度/ 蘭氏度蘭氏度t/RK R1t+273.15 (-32)/1.8+273.15t/1.8T-273

3、.151(-32)/1.8t/1.8-273.15（T-273.15）1.8+321.8 t+321t-459.671.8T(t+273.15)1.8+459.6711.1.熱電偶的原理熱電偶的原理 6.2 6.2 熱電偶及應(yīng)用熱電偶及應(yīng)用6.2.1 6.2.1 熱電偶熱電偶熱電偶測(cè)溫范圍高，是工業(yè)上常用的測(cè)溫元件。熱電偶測(cè)溫范圍高，是工業(yè)上常用的測(cè)溫元件。塞貝克效應(yīng)的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)塞貝克效應(yīng)的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn) 將二極管將二極管1S15881S1588的引線如圖示那樣與銅線焊接起來(lái)并與的引線如圖示那樣與銅線焊接起來(lái)并與數(shù)字萬(wàn)用表相連接，數(shù)字萬(wàn)用表相連接， 用手捏著引線的中部沒有電壓輸出；若用手捏著引線的中部

4、沒有電壓輸出；若用手捏著一端接點(diǎn)就會(huì)測(cè)量出用手捏著一端接點(diǎn)就會(huì)測(cè)量出2222 V V電壓；若再用手捏著另一電壓；若再用手捏著另一端接點(diǎn)，就會(huì)測(cè)量出端接點(diǎn)，就會(huì)測(cè)量出-22-22 V V電壓。如果同時(shí)捏著兩端，輸出電電壓。如果同時(shí)捏著兩端，輸出電壓則變?yōu)榱?。用一根銅導(dǎo)線和一根鐵導(dǎo)線及萬(wàn)用表壓則變?yōu)榱恪Ｓ靡桓~導(dǎo)線和一根鐵導(dǎo)線及萬(wàn)用表5050AA擋進(jìn)擋進(jìn)行同樣實(shí)驗(yàn)，也可得出相同的結(jié)論。行同樣實(shí)驗(yàn)，也可得出相同的結(jié)論。實(shí)驗(yàn)證明，將兩種不同導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)證明，將兩種不同導(dǎo)體A A、B B兩端連接在一起組成閉合兩端連接在一起組成閉合回路，并使兩端處于不同溫度環(huán)境，在回路中會(huì)產(chǎn)生熱電回路，并使兩端處于不同溫度環(huán)

5、境，在回路中會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)而形成電流動(dòng)勢(shì)而形成電流, ,這一現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。這一現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。圖圖6-1 熱電偶的原理熱電偶的原理a）熱電效應(yīng)）熱電效應(yīng) b)熱電偶的電路符號(hào)熱電偶的電路符號(hào) 這樣的兩種不同導(dǎo)體這樣的兩種不同導(dǎo)體的組合稱為熱電偶，相應(yīng)的組合稱為熱電偶，相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)和電流稱為熱電的電動(dòng)勢(shì)和電流稱為熱電動(dòng)勢(shì)和熱電流。如圖動(dòng)勢(shì)和熱電流。如圖6-1a所示，導(dǎo)體所示，導(dǎo)體A、B稱為熱電稱為熱電極，置于被測(cè)溫度（極，置于被測(cè)溫度（T）的）的一端稱為工作端一端稱為工作端(熱端熱端)，另一端（另一端（T0）稱為參考端）稱為參考端(冷端冷端)。熱電動(dòng)勢(shì)與熱電。熱電動(dòng)勢(shì)與熱電偶兩端的溫度差成

6、比例偶兩端的溫度差成比例,即即EAB（T，T0）=K（T-T0） 圖圖6-2 熱電偶的結(jié)構(gòu)熱電偶的結(jié)構(gòu)1熱電極熱電極 2絕緣套管絕緣套管 3保護(hù)套管保護(hù)套管 4接線盒接線盒 （1 1）熱電偶的結(jié)構(gòu)）熱電偶的結(jié)構(gòu) 熱電偶的結(jié)構(gòu)如圖熱電偶的結(jié)構(gòu)如圖6-26-2所示，通常所示，通常由熱電極、絕緣套管、保護(hù)套管和接線盒等部分組成。由熱電極、絕緣套管、保護(hù)套管和接線盒等部分組成。 （2 2）熱電偶的種類）熱電偶的種類 熱電偶可按熱電極的材料和結(jié)構(gòu)熱電偶可按熱電極的材料和結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行分類。形式進(jìn)行分類。 按熱電偶的熱電極材料分類：按熱電偶的熱電極材料分類：l977l977年國(guó)際電工委員會(huì)年國(guó)際電工委員會(huì)(

7、IEC)(IEC)對(duì)對(duì)8 8種熱電偶制訂了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。它們的分度號(hào)是種熱電偶制訂了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。它們的分度號(hào)是T T（銅（銅- -康銅）、康銅）、E E（鎳鉻（鎳鉻- -康銅）、康銅）、J J（鐵（鐵- -康銅）、康銅）、K K（鎳鉻（鎳鉻- -鎳硅）、鎳硅）、N N（鎳鉻硅（鎳鉻硅- -鎳硅）、鎳硅）、R R（鉑銠（鉑銠13-13-鉑）、鉑）、B B（鉑銠（鉑銠30-30-鉑銠鉑銠6 6）、）、S S（鉑銠（鉑銠10-10-鉑）。熱電偶的特性不是用公式計(jì)算，也不是用鉑）。熱電偶的特性不是用公式計(jì)算，也不是用特性曲線表示，而是用分度表給出。附錄特性曲線表示，而是用分度表給出。附錄B B為為K K型熱

8、電偶的分型熱電偶的分度表。度表。 按熱電偶的結(jié)構(gòu)形式分類：熱電偶的結(jié)構(gòu)形式又分普按熱電偶的結(jié)構(gòu)形式分類：熱電偶的結(jié)構(gòu)形式又分普通型、鎧裝型、表面型和快速型四種。通型、鎧裝型、表面型和快速型四種。2.2.熱電偶的結(jié)構(gòu)和種類熱電偶的結(jié)構(gòu)和種類 6.2.2 6.2.2 熱電偶的使用熱電偶的使用 在使用熱電偶測(cè)溫時(shí)，必須能夠熟練地運(yùn)用熱電偶的在使用熱電偶測(cè)溫時(shí)，必須能夠熟練地運(yùn)用熱電偶的參考端（冷端）處理方法、安裝方法、測(cè)溫電路、測(cè)溫儀參考端（冷端）處理方法、安裝方法、測(cè)溫電路、測(cè)溫儀表及在表面測(cè)溫時(shí)的焊接方法等實(shí)用技術(shù)。表及在表面測(cè)溫時(shí)的焊接方法等實(shí)用技術(shù)。 1.1.熱電偶的參考端（冷端）溫度處理熱

9、電偶的參考端（冷端）溫度處理 式（式（6-26-2）說(shuō)明，熱電偶在工作時(shí)，必須保持冷端溫度恒定，）說(shuō)明，熱電偶在工作時(shí)，必須保持冷端溫度恒定，并且熱電偶的分度表是以冷端溫度為并且熱電偶的分度表是以冷端溫度為00做出的。然而在工做出的。然而在工程測(cè)量中冷端距離熱源近，且暴露于空氣中，易受被測(cè)對(duì)程測(cè)量中冷端距離熱源近，且暴露于空氣中，易受被測(cè)對(duì)象溫度和環(huán)境溫度波動(dòng)的影響，使冷端溫度難以恒定而產(chǎn)象溫度和環(huán)境溫度波動(dòng)的影響，使冷端溫度難以恒定而產(chǎn)生測(cè)量誤差。為了消除這種誤差，可采取下列溫度補(bǔ)償或生測(cè)量誤差。為了消除這種誤差，可采取下列溫度補(bǔ)償或修正措施。修正措施。 （1 1）參考端恒溫法）參考端恒溫法

10、 將熱電偶的參考端放在有冰將熱電偶的參考端放在有冰水混合的保溫瓶中，可使熱電偶輸出的熱電動(dòng)勢(shì)與分度水混合的保溫瓶中，可使熱電偶輸出的熱電動(dòng)勢(shì)與分度值一致，測(cè)量精度高，常用于實(shí)驗(yàn)室中。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)可將值一致，測(cè)量精度高，常用于實(shí)驗(yàn)室中。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)可將參考端置于盛油的容器中，利用油的熱惰性使參考端保參考端置于盛油的容器中，利用油的熱惰性使參考端保持接近室溫。持接近室溫。 （2 2）補(bǔ)償導(dǎo)線法）補(bǔ)償導(dǎo)線法 采用補(bǔ)償導(dǎo)線將熱電偶延伸到采用補(bǔ)償導(dǎo)線將熱電偶延伸到溫度恒定或溫度波動(dòng)較小處。為了節(jié)約貴重金屬，熱電溫度恒定或溫度波動(dòng)較小處。為了節(jié)約貴重金屬，熱電偶電極不能做得很長(zhǎng)，但在偶電極不能做得很長(zhǎng)，但在0 0

11、100100范圍內(nèi)，可以用與范圍內(nèi)，可以用與熱電偶電極有相同熱電特性的廉價(jià)金屬制作成補(bǔ)償導(dǎo)線熱電偶電極有相同熱電特性的廉價(jià)金屬制作成補(bǔ)償導(dǎo)線來(lái)延伸熱電偶。在使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，必須根據(jù)熱電偶型來(lái)延伸熱電偶。在使用補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，必須根據(jù)熱電偶型號(hào)選配補(bǔ)償導(dǎo)線；補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶兩接點(diǎn)處溫度必須號(hào)選配補(bǔ)償導(dǎo)線；補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶兩接點(diǎn)處溫度必須相同，極性不能接反，不能超出規(guī)定使用溫度范圍。常相同，極性不能接反，不能超出規(guī)定使用溫度范圍。常用補(bǔ)償導(dǎo)線的特性見表用補(bǔ)償導(dǎo)線的特性見表6-3 6-3 。 （3）熱電動(dòng)勢(shì)修正法）熱電動(dòng)勢(shì)修正法 熱電偶的分度表是以參考端溫?zé)犭娕嫉姆侄缺硎且詤⒖级藴囟榷萒0=0時(shí)獲得的，

12、當(dāng)參考端溫度時(shí)獲得的，當(dāng)參考端溫度Tn0時(shí)，熱電偶的時(shí)，熱電偶的輸出熱電動(dòng)勢(shì)將不等于輸出熱電動(dòng)勢(shì)將不等于EAB（T，T0），而等于），而等于EAB（T，Tn），如圖），如圖6-3所示。為求得真實(shí)溫度，可根據(jù)熱電偶中所示。為求得真實(shí)溫度，可根據(jù)熱電偶中間溫度定律：間溫度定律： EAB（T，T0）=EAB（T，Tn）+ EAB（Tn，T0）將測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)的將測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)的EAB（T，Tn）加上一個(gè)修正電動(dòng)勢(shì)）加上一個(gè)修正電動(dòng)勢(shì)EAB（Tn，T0）算出）算出EAB（T，T0）再查分度表，方得實(shí)測(cè)溫）再查分度表，方得實(shí)測(cè)溫度值。度值。EAB（Tn，T0）可從分度表查出。）可從分度表查出。（4 4）電橋

13、補(bǔ)償法）電橋補(bǔ)償法 如圖如圖6-46-4所示，利用熱電阻測(cè)溫電橋所示，利用熱電阻測(cè)溫電橋產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)來(lái)補(bǔ)償熱電偶參考端因溫度變化而產(chǎn)生的熱產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)來(lái)補(bǔ)償熱電偶參考端因溫度變化而產(chǎn)生的熱電勢(shì)，稱為電橋補(bǔ)償法。電勢(shì)，稱為電橋補(bǔ)償法。圖圖6-4 6-4 冷端補(bǔ)償器冷端補(bǔ)償器國(guó)產(chǎn)冷端補(bǔ)償器的國(guó)產(chǎn)冷端補(bǔ)償器的電橋一般是在電橋一般是在2020時(shí)調(diào)平衡的，因此時(shí)調(diào)平衡的，因此2020時(shí)無(wú)補(bǔ)償，必時(shí)無(wú)補(bǔ)償，必須進(jìn)行修正或?qū)x須進(jìn)行修正或?qū)x表的機(jī)械零點(diǎn)調(diào)到表的機(jī)械零點(diǎn)調(diào)到2020處。常用國(guó)產(chǎn)處。常用國(guó)產(chǎn)冷端補(bǔ)償器見表冷端補(bǔ)償器見表6-6-4 4。 1. 1.熱電阻熱電阻 熱電偶傳感器適用于測(cè)量熱電偶傳感器

14、適用于測(cè)量500500以上的高溫，對(duì)于以上的高溫，對(duì)于500500以下的中、低溫的測(cè)量就會(huì)遇到熱電動(dòng)勢(shì)小、干擾大以下的中、低溫的測(cè)量就會(huì)遇到熱電動(dòng)勢(shì)小、干擾大和冷端溫度引起的誤差大等困難，為此常用熱電阻作為測(cè)和冷端溫度引起的誤差大等困難，為此常用熱電阻作為測(cè)溫元件。熱電阻是利用導(dǎo)體電阻隨溫度變化這一特性來(lái)測(cè)溫元件。熱電阻是利用導(dǎo)體電阻隨溫度變化這一特性來(lái)測(cè)量溫度的，在測(cè)溫和控溫中廣泛應(yīng)用。量溫度的，在測(cè)溫和控溫中廣泛應(yīng)用。 6.3 6.3 電阻式溫度傳感器及應(yīng)用電阻式溫度傳感器及應(yīng)用 電阻式溫度傳感器分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻，電阻式溫度傳感器分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻，其電路符號(hào)如圖

15、其電路符號(hào)如圖6-76-7所示。所示。6.3.1 6.3.1 熱電阻溫度傳感器及應(yīng)用熱電阻溫度傳感器及應(yīng)用 （1 1）熱電阻的工作原理和材料）熱電阻的工作原理和材料 純金屬具有正的溫度純金屬具有正的溫度系數(shù)，可以作為測(cè)溫元件。鉑、銅、鐵和鎳是常用的熱電系數(shù)，可以作為測(cè)溫元件。鉑、銅、鐵和鎳是常用的熱電阻材料，其中鉑和銅最常用。阻材料，其中鉑和銅最常用。 鉑熱電阻：鉑熱電阻的統(tǒng)一型號(hào)為鉑熱電阻：鉑熱電阻的統(tǒng)一型號(hào)為WZPWZP，主要用作標(biāo)，主要用作標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計(jì)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有準(zhǔn)電阻溫度計(jì)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有Pt100Pt100，測(cè)溫范圍為，測(cè)溫范圍為-200-200960960，電阻溫度系數(shù)為，電阻溫度系

16、數(shù)為3.93.91010-3-3/，00時(shí)電阻值為時(shí)電阻值為100100。但鉑在使用時(shí)應(yīng)裝在保護(hù)套管中。但鉑在使用時(shí)應(yīng)裝在保護(hù)套管中。 銅熱電阻：銅熱電阻的統(tǒng)一型號(hào)為銅熱電阻：銅熱電阻的統(tǒng)一型號(hào)為WZCWZC，電阻溫度系，電阻溫度系數(shù)為數(shù)為（4.254.254.284.28）1010-3-3/，常用來(lái)做，常用來(lái)做-50-50+150+150范圍內(nèi)的工業(yè)用電阻溫度計(jì)；其缺點(diǎn)是電阻率較低，范圍內(nèi)的工業(yè)用電阻溫度計(jì)；其缺點(diǎn)是電阻率較低，容易氧化，只能用在較低溫度和沒有水份及腐蝕性的介質(zhì)容易氧化，只能用在較低溫度和沒有水份及腐蝕性的介質(zhì)中。目前國(guó)標(biāo)規(guī)定的銅熱電阻有中。目前國(guó)標(biāo)規(guī)定的銅熱電阻有Cu50C

17、u50和和Cu100Cu100兩種。兩種。熱電阻的電阻與溫度對(duì)應(yīng)關(guān)系也是由分度表給出，見附錄熱電阻的電阻與溫度對(duì)應(yīng)關(guān)系也是由分度表給出，見附錄C-1C-1。 （2 2）熱電阻的結(jié)構(gòu)）熱電阻的結(jié)構(gòu) 熱電阻的結(jié)構(gòu)通常由電阻體、絕緣熱電阻的結(jié)構(gòu)通常由電阻體、絕緣體、保護(hù)套管和接線盒四部分組成。一般是將電阻絲繞在云體、保護(hù)套管和接線盒四部分組成。一般是將電阻絲繞在云母或石英、陶瓷、塑料等絕緣骨架上，固定后套上保護(hù)套管，母或石英、陶瓷、塑料等絕緣骨架上，固定后套上保護(hù)套管，在熱電阻絲與套管間填上導(dǎo)熱材料即成。如圖在熱電阻絲與套管間填上導(dǎo)熱材料即成。如圖6-86-8所示是鉑電所示是鉑電阻測(cè)溫元件的結(jié)構(gòu)，鉑

18、絲的直徑為阻測(cè)溫元件的結(jié)構(gòu)，鉑絲的直徑為0.030.030.07mm0.07mm。 薄膜鉑熱電阻：一般鉑熱電阻的時(shí)間常數(shù)為幾秒至幾薄膜鉑熱電阻：一般鉑熱電阻的時(shí)間常數(shù)為幾秒至幾十秒，在測(cè)量表面溫度和動(dòng)態(tài)溫度時(shí)精度不高。薄膜鉑熱電十秒，在測(cè)量表面溫度和動(dòng)態(tài)溫度時(shí)精度不高。薄膜鉑熱電阻和厚膜鉑熱電阻的熱響應(yīng)時(shí)間特別短，一般在阻和厚膜鉑熱電阻的熱響應(yīng)時(shí)間特別短，一般在0.10.10.3 s0.3 s，適用于表面溫度和動(dòng)態(tài)溫度的測(cè)量。適用于表面溫度和動(dòng)態(tài)溫度的測(cè)量。 圖圖6-8 6-8 熱電阻溫度傳感器的外形與內(nèi)部結(jié)構(gòu)熱電阻溫度傳感器的外形與內(nèi)部結(jié)構(gòu)a a）外形）外形 b b）鉑電阻測(cè)溫元件的結(jié)構(gòu)）鉑

19、電阻測(cè)溫元件的結(jié)構(gòu) 11銅鉚釘銅鉚釘 22鉑電阻絲鉑電阻絲 33引導(dǎo)線引導(dǎo)線 2. 2.熱電阻的基本應(yīng)用電路熱電阻的基本應(yīng)用電路 （1 1）熱電阻的接線方式）熱電阻的接線方式 熱電阻的端子接線方式有熱電阻的端子接線方式有2 2線線式、式、3 3線式和線式和4 4線式三種，如圖線式三種，如圖6-96-9所示。所示。2 2線式適用于印制電線式適用于印制電路板上，測(cè)量回路與傳感器不太遠(yuǎn)的情況。在距離較遠(yuǎn)時(shí)，路板上，測(cè)量回路與傳感器不太遠(yuǎn)的情況。在距離較遠(yuǎn)時(shí)，為消除引線電阻受環(huán)境溫度影響造成的測(cè)量誤差，需要采用為消除引線電阻受環(huán)境溫度影響造成的測(cè)量誤差，需要采用3 3線式或線式或4 4線式接法。線式接

20、法。圖圖6-9 熱電阻的不同接線方式熱電阻的不同接線方式（2 2）熱電阻的測(cè)量方法）熱電阻的測(cè)量方法 熱電阻的測(cè)量方法有熱電阻的測(cè)量方法有恒壓法和恒流法兩種。恒壓法就是保持熱電阻恒壓法和恒流法兩種。恒壓法就是保持熱電阻兩端的電壓恒定，測(cè)量電流變化的方法。恒流兩端的電壓恒定，測(cè)量電流變化的方法。恒流法就是保持流經(jīng)熱電阻的電流恒定，測(cè)量其兩法就是保持流經(jīng)熱電阻的電流恒定，測(cè)量其兩端電壓的方法。恒壓法的電路簡(jiǎn)單，并且組成端電壓的方法。恒壓法的電路簡(jiǎn)單，并且組成橋路就可進(jìn)行溫漂補(bǔ)償，使用廣泛。但電流與橋路就可進(jìn)行溫漂補(bǔ)償，使用廣泛。但電流與鉑熱電阻的阻值變化成反比，當(dāng)用于很寬的測(cè)鉑熱電阻的阻值變化成反

21、比，當(dāng)用于很寬的測(cè)溫范圍時(shí)，要特別注意線性化問題。恒流法的溫范圍時(shí)，要特別注意線性化問題。恒流法的電流與鉑熱電阻的阻值變化成正比，線性化方電流與鉑熱電阻的阻值變化成正比，線性化方法簡(jiǎn)便，但要獲得準(zhǔn)確的恒流源，電路比較復(fù)法簡(jiǎn)便，但要獲得準(zhǔn)確的恒流源，電路比較復(fù)雜。雜。 1.熱敏電阻熱敏電阻 用半導(dǎo)體材料制作的熱敏元件通常稱為熱敏電阻。用半導(dǎo)體材料制作的熱敏元件通常稱為熱敏電阻。 （1）熱敏電阻的類型）熱敏電阻的類型 熱敏電阻可按電阻的溫度特性、熱敏電阻可按電阻的溫度特性、結(jié)構(gòu)、形狀、用途、材料及測(cè)量溫度范圍等進(jìn)行分類。結(jié)構(gòu)、形狀、用途、材料及測(cè)量溫度范圍等進(jìn)行分類。熱敏電阻按溫度特性可分為三類，

22、如圖熱敏電阻按溫度特性可分為三類，如圖6-13所示。所示。 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻：簡(jiǎn)稱負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻：簡(jiǎn)稱NTC，型號(hào)用，型號(hào)用MF表示。表示。在工作溫度范圍內(nèi)，電阻隨溫度上升而非線性下降，溫度在工作溫度范圍內(nèi)，電阻隨溫度上升而非線性下降，溫度系數(shù)為系數(shù)為-(16)，曲線，曲線1示。示。 臨界負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻：簡(jiǎn)稱臨界負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻：簡(jiǎn)稱CTR。CTR是一種是一種開關(guān)型開關(guān)型NTC，在臨界溫度附近，阻值隨溫度上升而急劇減，在臨界溫度附近，阻值隨溫度上升而急劇減小，曲線小，曲線4示。示。 正溫度系數(shù)熱敏電阻：簡(jiǎn)稱正溫度系數(shù)熱敏電阻：簡(jiǎn)稱PTC，型號(hào)用，型號(hào)用MZ表示。表示。在工作溫度范圍

23、內(nèi)，其電阻值隨溫度上升而非線性增大。在工作溫度范圍內(nèi)，其電阻值隨溫度上升而非線性增大。曲線曲線2為緩變型，其溫度系數(shù)為為緩變型，其溫度系數(shù)為+0.58，曲線，曲線3為開為開關(guān)型，在居里點(diǎn)附近的溫度系數(shù)可達(dá)關(guān)型，在居里點(diǎn)附近的溫度系數(shù)可達(dá)+1060。6.3.2 6.3.2 熱敏電阻溫度傳感器及應(yīng)用熱敏電阻溫度傳感器及應(yīng)用a a）片型）片型 b b）桿型）桿型 c c）珠型）珠型圖圖6-13 6-13 熱敏電阻的分類熱敏電阻的分類1NTC 21NTC 2線性線性PTC 3PTC 3非線性非線性PTC 4CTRPTC 4CTR圖圖6-14 熱敏電阻的結(jié)構(gòu)熱敏電阻的結(jié)構(gòu)（2 2）熱敏電阻的結(jié)構(gòu)）熱敏電

24、阻的結(jié)構(gòu) 熱敏電阻的結(jié)構(gòu)型式和形狀如圖熱敏電阻的結(jié)構(gòu)型式和形狀如圖6-6-1414所示，主要有片型、桿型和珠型。所示，主要有片型、桿型和珠型。 2. 2.熱敏電阻的選擇及應(yīng)用熱敏電阻的選擇及應(yīng)用 （1 1）熱敏電阻的類型選擇）熱敏電阻的類型選擇 根據(jù)不同的使用目的，參根據(jù)不同的使用目的，參考表考表6-76-7選擇相應(yīng)熱敏電阻的類型、參數(shù)及結(jié)構(gòu)。選擇相應(yīng)熱敏電阻的類型、參數(shù)及結(jié)構(gòu)。 （2 2）NTCNTC伏伏- -安特性區(qū)安特性區(qū)的選擇的選擇 NTCNTC熱敏電阻的熱敏電阻的伏伏- -安特性如圖安特性如圖6-156-15所示，所示，可分為三個(gè)特性區(qū)，圖中可分為三個(gè)特性區(qū)，圖中H H為耗散系數(shù)。應(yīng)

25、用時(shí)三為耗散系數(shù)。應(yīng)用時(shí)三個(gè)特性區(qū)的選擇如下：個(gè)特性區(qū)的選擇如下：圖圖6-15 NTC熱敏電阻的伏熱敏電阻的伏-安特性安特性 在峰值電壓降在峰值電壓降U Um m左側(cè)（左側(cè)（a a區(qū)）適用于檢測(cè)溫度及電區(qū)）適用于檢測(cè)溫度及電路的溫度補(bǔ)償?？梢?，用熱敏電阻測(cè)溫時(shí)一定要限制偏路的溫度補(bǔ)償。可見，用熱敏電阻測(cè)溫時(shí)一定要限制偏置范圍，使其工作在線性區(qū)。置范圍，使其工作在線性區(qū)。 在峰值電壓降在峰值電壓降U Um m附近（附近（b b區(qū)）可用作電路保護(hù)、報(bào)區(qū)）可用作電路保護(hù)、報(bào)警等開關(guān)元件。警等開關(guān)元件。 在峰值電壓降在峰值電壓降U Um m右側(cè)（右側(cè)（c c區(qū)）適用于檢測(cè)與耗散系區(qū)）適用于檢測(cè)與耗散系

26、數(shù)有關(guān)的流速、流量、真空度及自動(dòng)增益電路、數(shù)有關(guān)的流速、流量、真空度及自動(dòng)增益電路、RCRC振蕩振蕩器穩(wěn)幅電路等。器穩(wěn)幅電路等。 PTCPTC還常用于彩色電視機(jī)的消磁電路開關(guān)、電冰箱啟還常用于彩色電視機(jī)的消磁電路開關(guān)、電冰箱啟動(dòng)開關(guān)、空調(diào)電輔加熱等。動(dòng)開關(guān)、空調(diào)電輔加熱等。6.4.1 PN6.4.1 PN結(jié)溫度傳感器及其應(yīng)用電路結(jié)溫度傳感器及其應(yīng)用電路 PNPN結(jié)溫度傳感器是一種利用半導(dǎo)體結(jié)溫度傳感器是一種利用半導(dǎo)體PNPN結(jié)中電流結(jié)中電流/ /電壓電壓的溫度特性制造的集成傳感器?，F(xiàn)有熱敏二極管、熱敏晶的溫度特性制造的集成傳感器?，F(xiàn)有熱敏二極管、熱敏晶體三極管和熱敏晶閘管溫度傳感器幾種。體三極

27、管和熱敏晶閘管溫度傳感器幾種。 1.1.熱敏二極管溫度傳感器應(yīng)用電路熱敏二極管溫度傳感器應(yīng)用電路6.4 PN6.4 PN結(jié)和集成溫度傳感器及應(yīng)用結(jié)和集成溫度傳感器及應(yīng)用圖圖6-21 二極管溫度傳感器的測(cè)溫電路二極管溫度傳感器的測(cè)溫電路NPNNPN型熱敏晶型熱敏晶體管在體管在I Ic c恒定恒定時(shí)，利用基極時(shí)，利用基極- -發(fā)射極間電發(fā)射極間電壓壓U Ubebe的溫度特的溫度特性，可把溫度性，可把溫度變化轉(zhuǎn)換成電變化轉(zhuǎn)換成電壓變化。如圖壓變化。如圖6-226-22所示為晶所示為晶體管溫度傳感體管溫度傳感器的一種測(cè)溫器的一種測(cè)溫電路，靈敏度電路，靈敏度為為0.1V/0.1V/。圖圖6-22 晶體管

28、溫度傳感器測(cè)溫電路晶體管溫度傳感器測(cè)溫電路2.2.熱敏晶體三極管溫度傳感器及其應(yīng)用電路熱敏晶體三極管溫度傳感器及其應(yīng)用電路3.3.熱敏晶閘管溫度傳感器及其應(yīng)用電路熱敏晶閘管溫度傳感器及其應(yīng)用電路當(dāng)晶閘管在正向轉(zhuǎn)折電壓之前不導(dǎo)通，若超過(guò)轉(zhuǎn)折電壓就當(dāng)晶閘管在正向轉(zhuǎn)折電壓之前不導(dǎo)通，若超過(guò)轉(zhuǎn)折電壓就進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，特別是在低溫度下發(fā)生轉(zhuǎn)折時(shí)，電流放大進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，特別是在低溫度下發(fā)生轉(zhuǎn)折時(shí)，電流放大系數(shù)很大，具有良好的開關(guān)特性。利用晶閘管的轉(zhuǎn)折電壓系數(shù)很大，具有良好的開關(guān)特性。利用晶閘管的轉(zhuǎn)折電壓隨溫度而改變的特性制成熱敏晶閘管。在同樣的正向電壓隨溫度而改變的特性制成熱敏晶閘管。在同樣的正向電壓下，當(dāng)

29、溫度改變時(shí)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)發(fā)生改變，因此可作為實(shí)用的下，當(dāng)溫度改變時(shí)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)發(fā)生改變，因此可作為實(shí)用的溫度開關(guān)。同時(shí)還可通過(guò)門極電阻溫度開關(guān)。同時(shí)還可通過(guò)門極電阻R RGAGA由外部電路對(duì)開關(guān)溫由外部電路對(duì)開關(guān)溫度進(jìn)行控制。熱敏晶閘管溫度傳感器的平均導(dǎo)通電流為度進(jìn)行控制。熱敏晶閘管溫度傳感器的平均導(dǎo)通電流為100mA100mA，浪涌電流為，浪涌電流為2A2A。圖圖6-23 采用熱敏晶閘管溫度傳感器的溫度控制電路采用熱敏晶閘管溫度傳感器的溫度控制電路 如圖如圖6-236-23所示為用晶閘管溫度傳感器所示為用晶閘管溫度傳感器VS1VS1（TT201TT201）驅(qū)）驅(qū)動(dòng)普通晶閘管動(dòng)普通晶閘管VS2VS2（C

30、R2AM-6CR2AM-6），從而控制大功率負(fù)載的電），從而控制大功率負(fù)載的電路實(shí)例。路實(shí)例。6.4.2 6.4.2 集成溫度傳感器集成溫度傳感器 集成溫度傳感器使傳感器和集成電路融為一體，極大集成溫度傳感器使傳感器和集成電路融為一體，極大地提高了傳感器的性能，它與傳統(tǒng)的熱敏電阻、熱電阻、地提高了傳感器的性能，它與傳統(tǒng)的熱敏電阻、熱電阻、熱電偶、雙金屬片等溫度傳感器相比，具有測(cè)溫精度高、熱電偶、雙金屬片等溫度傳感器相比，具有測(cè)溫精度高、復(fù)現(xiàn)性好、線性優(yōu)良、體積小、熱容量小穩(wěn)定性好、輸出復(fù)現(xiàn)性好、線性優(yōu)良、體積小、熱容量小穩(wěn)定性好、輸出電信號(hào)大等優(yōu)點(diǎn)。電信號(hào)大等優(yōu)點(diǎn)。 集成溫度傳感器按輸出形式可

31、分為電壓型和電流型兩集成溫度傳感器按輸出形式可分為電壓型和電流型兩種。電壓型的溫度系數(shù)為種。電壓型的溫度系數(shù)為10mV/10mV/，電流型的溫度系數(shù)為，電流型的溫度系數(shù)為1A/K1A/K，它們還具有絕對(duì)零度時(shí)輸出電量為零的特性。電流，它們還具有絕對(duì)零度時(shí)輸出電量為零的特性。電流輸出型溫度傳感器適合于遙測(cè)。輸出型溫度傳感器適合于遙測(cè)。 電流輸出型與電源負(fù)載串聯(lián)，不受電源電壓和導(dǎo)線電電流輸出型與電源負(fù)載串聯(lián)，不受電源電壓和導(dǎo)線電阻的影響，因此可以遠(yuǎn)距離傳送。阻的影響，因此可以遠(yuǎn)距離傳送。（1）AD590集成溫度傳感器集成溫度傳感器AD590的工作原理：如圖的工作原理：如圖6-24所示，所示，IO=

32、2I1，與絕對(duì)溫，與絕對(duì)溫度成正比。度成正比。圖圖6-24 AD590內(nèi)部原理框圖、外形和電路符號(hào)內(nèi)部原理框圖、外形和電路符號(hào)1.1.電流輸出型溫度傳感器電流輸出型溫度傳感器AD590的溫度的溫度測(cè)量范圍為測(cè)量范圍為-55+150,校準(zhǔn)時(shí)精度為校準(zhǔn)時(shí)精度為1.0,不校不校準(zhǔn)時(shí)精度為準(zhǔn)時(shí)精度為1.7；測(cè)；測(cè)溫靈敏度為溫靈敏度為1A/，在，在1k負(fù)載上可負(fù)載上可產(chǎn)生產(chǎn)生1mV/電壓電壓。AD590AD590的輸出特性：的輸出特性：AD590AD590的輸出特性如的輸出特性如圖圖6-256-25所示，當(dāng)所示，當(dāng)U U4V4V后，電流只隨溫度后，電流只隨溫度變化，輸出阻抗約為變化，輸出阻抗約為10M10M。因此，電源。因此，電源電壓通常選在電壓通常選在5V5V以上。以上。圖圖6-25 AD590輸出特性輸出特性（1 1）LM35/45