半導(dǎo)體熱敏電阻 的特性研究 (2)課件

半導(dǎo)體熱敏電阻

的特性研究

【實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介】

熱敏電阻是一種電阻值隨其溫度變化而顯著變化的電阻，大多由金屬氧化物半導(dǎo)體材料制成，或由單晶半導(dǎo)體、玻璃和塑料制成的。由于熱敏電阻具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、穩(wěn)定性好、可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)量和控制等優(yōu)點(diǎn)，所以廣泛應(yīng)用于測(cè)溫、控溫、溫度補(bǔ)償、報(bào)警等領(lǐng)域。熱敏電阻分為負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻、正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻和開關(guān)型熱敏電阻，前兩者電阻率隨溫度的變化一般是指數(shù)規(guī)律?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹?．鞏固和復(fù)習(xí)用電橋測(cè)量電阻的方法；2.學(xué)習(xí)如何用電橋測(cè)量熱敏電阻的溫度特性；3．了解電橋在非電量測(cè)量中的應(yīng)用。對(duì)于截面均勻的熱敏電阻，其電阻值RT可以根據(jù)電阻定律寫為式中l(wèi)為兩電極間距離，s為熱敏電阻的橫截面。對(duì)某一特定電阻而言，A與B均為常數(shù)，用實(shí)驗(yàn)方法可以測(cè)定。為了便于數(shù)據(jù)處理，將上式兩邊取對(duì)數(shù)，則有

A=A1·l/sYX熱敏電阻溫度系數(shù)的定義式為：α不僅與材料常數(shù)有關(guān)，還與溫度有關(guān)，低溫段比高溫段更靈敏。

以1/T為橫坐標(biāo)，以lnRT為縱坐標(biāo)作圖，則得到的圖線應(yīng)為直線，其斜率為B，截距為lnA。2．直流電橋電路原理GABCDR1R2RxR3I1I2EKk1k2Rb

R1、R2、R3和Rx連成四邊形，稱為電橋的四臂。G為檢流計(jì)，Rb為保護(hù)電阻，K2為保護(hù)開關(guān)。當(dāng)C、D之間的電位相等時(shí)，橋路中的電流Ig等于零，檢流計(jì)G的指針指零，此時(shí)電橋處于平衡狀態(tài)。Kr為倍率，R3為比較電阻。Rx為待測(cè)電阻（RT）?；菟沟请姌螂娮柘浒雽?dǎo)體熱敏電阻特性研究試驗(yàn)儀電源檢流控溫測(cè)溫?zé)崦綦娮琛緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟】1.利用實(shí)驗(yàn)裝置提供的元器件，按圖自行組裝惠斯登電橋。長線長線3.根據(jù)不同的溫度，估計(jì)正、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值范圍（見下表或后面的參考曲線）30℃90℃PTC正溫度系數(shù)熱敏電阻356Ω1113ΩNTC負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻2599Ω376Ω把比較電阻R3預(yù)先調(diào)節(jié)到適當(dāng)?shù)淖柚颠x擇合適的倍率Kr=R1/R2（一般取Kr=0.5～5，記錄此值）4.把電橋的工作電壓調(diào)節(jié)到E=2~3V。6.先把撿流計(jì)G電路的保護(hù)開關(guān)k2打向下，k1打向上，打開電源開關(guān)K，調(diào)節(jié)比較電阻R3進(jìn)行粗調(diào)，待電橋平衡后，再把保護(hù)開關(guān)k2打向上，仔細(xì)調(diào)節(jié)比較電阻R3，使撿流計(jì)G的指針指零，記錄比較電阻R3的阻值。粗調(diào)細(xì)調(diào)

7.測(cè)量正（或負(fù)）溫度系數(shù)（PTC或NTC）熱敏電阻的溫度特性，從30℃升到90℃，每隔5℃測(cè)一個(gè)數(shù)據(jù)，并記錄在下表內(nèi)，畫出溫度特性RT

～t曲線和lnRT～

1/T曲線，求出RT表達(dá)式（即A、B值）。表1（PTC或NTC）數(shù)據(jù)記錄室溫

℃Kr=

序號(hào)12345678910…t(℃)30354045505560657075…T(K)…1/T…R3…Rx=RT…lnRT…【注意事項(xiàng)】1.使用電橋時(shí)，應(yīng)避免將R1、R2、R3同時(shí)調(diào)到零值附近測(cè)量，這樣可能會(huì)出現(xiàn)較大的工作電流，測(cè)量精度也會(huì)下降。2.電橋的工作電壓一般不要超過3V，否則通過熱敏電阻的電流過大，可能損壞熱敏電阻。3.熱敏電阻作為測(cè)量溫度的敏感元件時(shí)，必須要求它的電阻值只隨環(huán)境溫度而變化，與通過的電流無關(guān)。因此，流經(jīng)熱敏電阻的電流一般選取其伏安特性曲線的線性部分的五分之一；同時(shí)流過的電流越小越好。選擇合適的倍率Kr

=R1/R2（Kr=0.5～5）調(diào)節(jié)R3到適當(dāng)?shù)淖柚祂1、k2打向下加熱選擇“斷”打開儀器電源開關(guān)記錄R3調(diào)節(jié)工作電壓E=2~3V設(shè)置溫度t、加溫粗調(diào)R3，G指零細(xì)調(diào)R3，G指零組裝惠斯登電橋?qū)嶒?yàn)流程圖正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻的溫度特性RT

～t參考曲線負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻的溫度特性RT

～t參考曲線【預(yù)習(xí)抽查問題與思考題】1.實(shí)驗(yàn)的目的是什么？2.為什么用電橋測(cè)電阻一般比伏安法測(cè)量的準(zhǔn)確度高？3.在測(cè)量半導(dǎo)體熱敏電阻時(shí)，當(dāng)橋路達(dá)到平衡后，撤去電源，對(duì)電路會(huì)有什么影響？（電流計(jì)是否偏轉(zhuǎn)）為什么？4.NTC半導(dǎo)體熱敏電阻與普通電阻比較，具有什么特點(diǎn)？5.如何減小溫度不穩(wěn)定對(duì)測(cè)量的影