熱電偶傳感器介紹及工作方式演示文稿

熱電偶傳感器介紹及工作方式演示文稿當(dāng)前1頁(yè)，總共77頁(yè)。（優(yōu)選）熱電偶傳感器介紹及工作方式當(dāng)前2頁(yè)，總共77頁(yè)。熱電偶測(cè)溫基本原理是將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體焊接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路。由于兩種不同金屬所攜帶的電子數(shù)不同(自由電子濃度不同），當(dāng)兩個(gè)導(dǎo)體的二個(gè)執(zhí)著點(diǎn)之間存在溫差時(shí)，就會(huì)發(fā)生高電位向低電位放電現(xiàn)象，因而在回路中形成電流,溫度差越大，電流越大，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。

當(dāng)前3頁(yè)，總共77頁(yè)。

一、熱電效應(yīng)

在兩種不同的導(dǎo)體組成的閉合回路中，若兩連接點(diǎn)的溫度不同時(shí)，閉合回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)而形成電流，這種現(xiàn)象稱之為熱電效應(yīng)。熱電效應(yīng)引起的電動(dòng)勢(shì)和電流，分別稱為熱電勢(shì)和熱電流。圖5－1熱電偶示意圖

熱電偶是基于熱電效應(yīng)的測(cè)溫裝置。如圖5－1所示，兩種不同物質(zhì)的導(dǎo)體A和B，兩接觸點(diǎn)T和T0，T點(diǎn)稱之為工作端或熱端，置于被測(cè)溫度場(chǎng)中，T0點(diǎn)稱之為自由端或冷端，冷端溫度要求恒定。當(dāng)兩接觸點(diǎn)T和T0的溫度不同時(shí)，熱電偶回路中就產(chǎn)生熱電勢(shì)，熱電勢(shì)可分為接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)。當(dāng)前4頁(yè)，總共77頁(yè)。

1．接觸電勢(shì)

由于組成熱電偶的兩導(dǎo)體A和B屬于不同的兩物質(zhì)，各自內(nèi)部自由電子密度不同。根據(jù)擴(kuò)散理論，在接觸點(diǎn)處要產(chǎn)生擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，如圖5－2所示。若導(dǎo)體A自由電子密度NA大，導(dǎo)體B自由電子密度NB小，則擴(kuò)散結(jié)果，在接觸點(diǎn)處導(dǎo)體A側(cè)失去電子帶正電，導(dǎo)體B側(cè)得到電子帶負(fù)電，于是在接觸點(diǎn)處形成電場(chǎng)，該電場(chǎng)阻止電子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電場(chǎng)作用與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)達(dá)到平衡時(shí)，在接觸點(diǎn)處就產(chǎn)生穩(wěn)定的接觸電勢(shì)EAB＝UA－UB。圖5－2電子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)當(dāng)前5頁(yè)，總共77頁(yè)。、兩接觸點(diǎn)處的接觸電勢(shì)分別表示如下：

①熱端接觸電勢(shì)（5－1）式中k—波爾茲曼常數(shù)（1.38×10－23

J/K）；q—電子電荷量（1.602×10－19

C）；T—熱端絕對(duì)溫度K，絕對(duì)溫度與攝氏溫度的換算關(guān)系是x(K)

＝（

273+x）℃

；NAT、NBT—導(dǎo)體A、B在溫度為T(mén)（K）時(shí)的自由電子密度。

②冷端接觸電勢(shì)（5－2）式中T0—冷端絕對(duì)溫度K；NAT0、NBT0—導(dǎo)體A、B在溫度為T(mén)0(K)時(shí)的自由電子密度。當(dāng)前6頁(yè)，總共77頁(yè)。

2．溫差電勢(shì)

由于熱端T和冷端T0存在著溫度差，在同一導(dǎo)體內(nèi)，高溫端的自由電子向低溫端擴(kuò)散，從而形成高溫端與低溫端的溫差電勢(shì)。兩導(dǎo)體A和B溫差電勢(shì)分別表示如下：①導(dǎo)體A溫差電勢(shì)式中σA—導(dǎo)體A的湯姆遜系數(shù)，其大小與材料性質(zhì)和導(dǎo)體兩端的平均溫度關(guān)。

（5－3）

②導(dǎo)體B溫差電勢(shì)式中

σB—導(dǎo)體B的湯姆遜系數(shù)（5－4）當(dāng)前7頁(yè)，總共77頁(yè)。

3．回路總電勢(shì)

綜上所述，由導(dǎo)體A和B組成的熱電偶回路，當(dāng)接觸點(diǎn)溫度T＞T0時(shí)，回路總電勢(shì)等于接觸電勢(shì)與溫差電勢(shì)的代數(shù)和，如圖5－3所示。但由于溫差電勢(shì)通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于接觸電勢(shì)，因而工程計(jì)算上可以把接觸電勢(shì)看成回路總電勢(shì)。回路總電勢(shì)為圖5－3熱電偶回路電勢(shì)當(dāng)前8頁(yè)，總共77頁(yè)。

顯然當(dāng)熱電偶導(dǎo)體A和B材料一定時(shí)，回路總電勢(shì)成為熱端和冷端的溫度函數(shù)。在實(shí)際測(cè)溫中，總是把冷端置于某一恒溫下，此時(shí)冷端接觸電勢(shì)為一常量，即，則

(5－6)式即熱電偶測(cè)溫的基本公式。此時(shí)回路總電勢(shì)僅決定于熱端接觸電勢(shì)，即只與熱端溫度關(guān)，兩者之間是單值的函數(shù)關(guān)系，因而可用熱電偶測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)溫度。（5－6）圖5－3回路總電勢(shì)為（5－5）)()(0TETEABAB-=&當(dāng)前9頁(yè)，總共77頁(yè)。熱電極的極性：測(cè)量端失去電子的熱電極為正極，得到電子的熱電極為負(fù)極。對(duì)熱電勢(shì)符號(hào)EAB（T，T0），寫(xiě)在前面的A、T分別為正極和高溫；寫(xiě)在后面的B、T0分別為負(fù)極和低溫。若它們前后顛倒，則熱電勢(shì)極性相反。EAB（T，T0）＝－EAB（T0，T），實(shí)驗(yàn)判別熱電勢(shì)的方法是將熱端稍加熱，在冷端用直流電表辨別。當(dāng)前10頁(yè)，總共77頁(yè)。

二、熱電偶工作特性由熱電效應(yīng)原理分析可知，無(wú)論是哪一種類型的熱電偶，產(chǎn)生回路電勢(shì)的必要充分條件是：組成熱電偶的兩導(dǎo)體A和B熱電特性不同，兩接觸點(diǎn)T和T0溫度不同。因而各種類型的熱電偶測(cè)溫時(shí)總有一些共同的工作特性，了解這些特性，有利于我們對(duì)熱電偶有效利用。

1．基本特性①當(dāng)組成熱電偶的兩導(dǎo)體A、B性能相同時(shí)，則無(wú)論接觸點(diǎn)處溫度如何，熱電偶回路總電勢(shì)為零。即（5－7）當(dāng)前11頁(yè)，總共77頁(yè)。

②當(dāng)熱電偶兩接觸點(diǎn)處的溫度T和T0相等時(shí)，則盡管組成熱電偶的兩導(dǎo)體A和B不同，熱電偶回路總電勢(shì)為零。即

③熱電偶回路電勢(shì)僅與導(dǎo)體A、B兩接觸點(diǎn)處的溫度有關(guān)，而與導(dǎo)體A或B中間任一點(diǎn)溫度無(wú)關(guān)。

熱電偶工作的基本條件：兩電極材料必須不同、兩接點(diǎn)的溫度必須不同。熱電勢(shì)的大小與熱電極的尺寸和幾何形狀無(wú)關(guān)。（5－8）當(dāng)前12頁(yè)，總共77頁(yè)。

2．基本定律

①中間導(dǎo)體定律用熱電偶測(cè)溫時(shí)，在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第三種導(dǎo)體的兩端溫度相同，則不影響熱電偶回路的總電勢(shì)。即

如圖5－4所示，將熱電偶冷端T0打開(kāi)，接入儀表，只要儀表的兩接入端T01、T02溫度相同，就不會(huì)影響原來(lái)熱電偶回路電勢(shì)的大小。接入的第三種導(dǎo)體C稱之為中間導(dǎo)體。顯然這一定律在實(shí)現(xiàn)熱電偶測(cè)溫工作中十分有用。（5－9）圖5－4中間導(dǎo)體定律當(dāng)前13頁(yè)，總共77頁(yè)。

③中間溫度定律熱電偶在接觸點(diǎn)溫度為T(mén)、T0時(shí)的回路電勢(shì)，等于該熱電偶在接觸點(diǎn)溫度為T(mén)、Tn和Tn、T0（T＞Tn＞T0）時(shí)回路電勢(shì)之代數(shù)和。即

EAB（T,T0）＝EAB（T,Tn）+EAB（Tn，T0） （5－11）若T0＝0則有

EAB（T，0）＝EAB（T，Tn）+EAB（Tn，0）（5－12）這個(gè)定律在熱電偶冷端溫度修正時(shí)很有用。（5－10）

②標(biāo)準(zhǔn)電極定律導(dǎo)體A、B組成熱電偶的回路電勢(shì)EAB（T，T0），等于導(dǎo)體A、C和C、B組成熱電偶回路電勢(shì)EAC（T，T0）與ECB（T，T0）之代數(shù)和。即這里導(dǎo)體C被稱為標(biāo)準(zhǔn)電極，通常用純鉑（Pt）作標(biāo)準(zhǔn)電極。當(dāng)前14頁(yè)，總共77頁(yè)。④均質(zhì)導(dǎo)體定律兩種均質(zhì)金屬組成的熱電偶，其熱電勢(shì)大小與熱電極直徑、長(zhǎng)度及沿?zé)犭姌O長(zhǎng)度上的溫度分布無(wú)關(guān)，只與熱電極材料和兩端溫度有關(guān)。如果熱電極材質(zhì)不均勻，則當(dāng)電極上各處溫度不同時(shí)，將產(chǎn)生附加熱電勢(shì)，造成無(wú)法估計(jì)的測(cè)量誤差。因此，熱電極材料的均勻性是衡量熱電偶質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。EAB（T）-EAC（T1）+EAC（T2）-EAB（TO）≠EAB（T）-EAB（TO）當(dāng)前15頁(yè)，總共77頁(yè)。

三、熱電偶冷端溫度誤差及補(bǔ)償

當(dāng)使用熱電偶測(cè)溫時(shí)，熱電偶冷端的溫度必須恒定，否則要引入冷端溫度誤差。即是說(shuō)在實(shí)際測(cè)溫中，若冷端的溫度不恒定，必須采取相應(yīng)的補(bǔ)償。由于熱電偶通常用來(lái)測(cè)兩點(diǎn)溫差或多點(diǎn)平均溫度，冷端的恒定溫度應(yīng)采取統(tǒng)一的處理方法，目前在給出的各類熱電偶回路電勢(shì)與熱端溫度對(duì)照表（分度表）中的數(shù)值，都是以熱電偶冷端溫度T0＝0℃時(shí)給出的。因此，當(dāng)使用熱電偶測(cè)溫時(shí)，如果冷端溫度保持在0℃，則只要測(cè)出回路電勢(shì)，即可通過(guò)分度表查出相應(yīng)的熱端溫度；若冷端溫度不是0℃，則必須在測(cè)溫時(shí)采取修正或補(bǔ)償措施，常用的修正或補(bǔ)償方法有如下幾種。

當(dāng)前16頁(yè)，總共77頁(yè)。

1．冰浴法

將熱電偶冷端置于冰水中，使冷端保持恒定的0℃，它可以使冷端溫度誤差完全消失。這是一種最好的方法，但一般只有在實(shí)驗(yàn)室測(cè)溫時(shí)才有可能實(shí)現(xiàn)。

2．冷端溫度修正法當(dāng)冷端溫度不是0℃，但能保持在某一恒定的溫度Tn時(shí)，可采取相應(yīng)的修正，將冷端溫度校正到0℃，以便使用標(biāo)準(zhǔn)的分度表。①熱電勢(shì)修正由中間溫度定律EAB（T，0）＝EAB（T，Tn）+EAB（Tn，0）可知，EAB（T，Tn）項(xiàng)為熱電偶實(shí)測(cè)電勢(shì)，EAB（Tn，0）可由分度表查出，故修正到冷端溫度為0℃時(shí)的熱電偶回路電勢(shì)為EAB（T，0）可計(jì)算出，再查分度表求得被測(cè)溫度T℃的大小當(dāng)前17頁(yè)，總共77頁(yè)。當(dāng)前18頁(yè)，總共77頁(yè)。當(dāng)前19頁(yè)，總共77頁(yè)。

②溫度修正設(shè)工作端溫度為T(mén)1，冷端溫度為T(mén)0，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際溫度為T(mén)，則T＝T1+kT0

（5－13）式中k—為熱電偶溫度修正系數(shù)，其值決定于熱電偶種類和被測(cè)的溫度范圍，如表5－1所示。當(dāng)前20頁(yè)，總共77頁(yè)。表5－1熱電偶溫度修正系數(shù)工作端溫度T1℃熱電偶類別銅—康銅鎳鉻—考銅鐵—康銅鎳鉻—鎳硅鉑銠10—鉑01.001.001.001.001.00201.001.001.001.001.001000.860.901.001.000.822000.770.830.991.000.723000.700.810.990.980.694000.680.830.980.980.665000.650.791.021.000.636000.650.781.000.960.62700－0.800.911.000.60800－0.800.821.000.59900－－0.841.000.561000－－－1.070.551100－－－1.110.531200－－－－0.531300－－－－0.521400－－－－0.521500－－－－0.531600－－－－0.53當(dāng)前21頁(yè)，總共77頁(yè)。

3．延伸導(dǎo)線法

當(dāng)熱電偶冷端溫度易受熱端溫度影響而在較大范圍變化時(shí)，直接采用上述冷端溫度修正法是比較困難的，此時(shí)應(yīng)先用補(bǔ)償導(dǎo)線將熱電偶冷端延伸到遠(yuǎn)離被測(cè)溫度現(xiàn)場(chǎng)，使新的冷端處在比較穩(wěn)定的溫度環(huán)境中，然后再采用上述的冷端溫度修正進(jìn)行補(bǔ)償。如圖5－5所示。圖5－5延伸導(dǎo)線法當(dāng)前22頁(yè)，總共77頁(yè)。

所采用的延伸導(dǎo)線A′、B′在一定的溫度范圍內(nèi)具有與熱電偶導(dǎo)體A、B

相同或相近的熱電特性，對(duì)于廉價(jià)的熱電偶，可直接采用相同的導(dǎo)體接長(zhǎng)熱電極，對(duì)于貴金屬熱電偶，此時(shí)應(yīng)采用較便宜的熱電特性相近的導(dǎo)體延長(zhǎng)熱電極。采用延伸導(dǎo)線法時(shí)，要求延伸導(dǎo)線與熱電偶兩聯(lián)接點(diǎn)T。溫度必須相同，且不可超過(guò)規(guī)定的溫度范圍；延伸后新的冷端溫度不為0℃時(shí)，還必須進(jìn)行冷端溫度修正；所采用的延伸導(dǎo)線與原熱電偶導(dǎo)體都已有規(guī)范化的要求。常見(jiàn)的熱電偶延伸導(dǎo)線可查相關(guān)手冊(cè)。當(dāng)前23頁(yè)，總共77頁(yè)。

4．電橋補(bǔ)償法

電橋法補(bǔ)償是利用不平衡電橋產(chǎn)生的電勢(shì)來(lái)補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度變化而引起的熱電勢(shì)。如圖5－6所示，橋臂電阻R1、R2、R3的阻值恒定，不受溫度影響；R4為銅電阻，其阻值隨溫度升高而增大，測(cè)量時(shí)將R4置于冷端T0相同的溫度場(chǎng)中；E為供橋直流穩(wěn)壓電源，RS為限流電阻。圖5－6電橋補(bǔ)償示意圖當(dāng)前24頁(yè)，總共77頁(yè)。U0＝EAB（T）－〔EAB（T0）+ΔEAB（T0）〕+ΔUab

（5－14）式中EAB（T）—熱電偶熱端接觸電勢(shì)；EAB（T0）—熱電偶冷端T0＝20℃時(shí)冷端接觸電勢(shì)，即EAB（T0）＝EAB（20℃）。調(diào)節(jié)銅電阻R4，使得ΔUab＝ΔEAB（T0），則式（5－14）變?yōu)閁0＝EAB（T）－EAB（20℃） （5－15）顯然，無(wú)論熱電偶冷端T0溫度如何變化，由于電橋的補(bǔ)償作用，回路電勢(shì)U0都只與熱端溫度有關(guān)，因而可以有效地檢測(cè)溫度。在使用電橋補(bǔ)償時(shí)，由于電橋平衡點(diǎn)設(shè)置在20℃，因而要求把各指示表機(jī)械零位亦調(diào)整到20℃處。電橋平衡點(diǎn)設(shè)置在T0＝20℃，即當(dāng)T0＝20℃時(shí)電橋平衡，而當(dāng)T0≠20℃時(shí)，電橋?qū)a(chǎn)生不平衡輸出電壓ΔUab，此時(shí)熱電偶亦因冷端溫度不為20℃而產(chǎn)生偏移電勢(shì)ΔEAB（T0），此時(shí)回路總電勢(shì)為當(dāng)前25頁(yè)，總共77頁(yè)。

1．測(cè)量某一點(diǎn)溫度

測(cè)量某一點(diǎn)溫度，是熱電偶的最基本功能，其原理電路如圖5－7所示。圖中T為工作端，A′B′為延伸導(dǎo)線，與導(dǎo)體A、B具有相近的熱電特性；C為銅接頭，保證兩連接點(diǎn)溫度相等；T0′為新的冷端，要求等溫且恒定。圖5－7熱電偶測(cè)一點(diǎn)溫度

四、熱電偶測(cè)溫電路

熱電偶可以用來(lái)測(cè)某一點(diǎn)的溫度，亦可以用來(lái)測(cè)某兩點(diǎn)的溫度差，還可以測(cè)多點(diǎn)溫度的平均值，各測(cè)溫原理電路簡(jiǎn)介如下：當(dāng)前26頁(yè)，總共77頁(yè)。

2．測(cè)量?jī)牲c(diǎn)溫度差

圖5－8是測(cè)量?jī)牲c(diǎn)溫度差原理電路。圖中兩熱電偶型號(hào)相同，延伸導(dǎo)線相同，兩熱電偶反相串聯(lián)，此時(shí)測(cè)溫回路總電勢(shì)等于兩熱電偶電勢(shì)之差，即

ΔE＝EAB（T1）－EAB（T2）（5－16）且要求熱電偶新的冷端T0′等溫且恒定，或測(cè)試儀表本身帶有補(bǔ)償裝置，或軟件修正。圖5－8熱電偶測(cè)兩點(diǎn)溫差當(dāng)前27頁(yè)，總共77頁(yè)。

3．測(cè)量多點(diǎn)溫度的平均值

測(cè)量多點(diǎn)溫度的平均值有兩種基本形式的電路接法，如圖5－9所示。圖5－9熱電偶測(cè)多點(diǎn)溫度的平均值（a）串聯(lián)（b）并聯(lián)當(dāng)前28頁(yè)，總共77頁(yè)。

圖5－9（b）是采用多個(gè)熱電偶并聯(lián)測(cè)多點(diǎn)溫度平均值的方法，此時(shí)儀表指示值即為多個(gè)熱電偶熱電勢(shì)的平均值，即ED=（E1+E2+E3+…EN）/N（5－18）采用并聯(lián)接法時(shí)，延伸線上應(yīng)接入較大的限流電阻，且各熱電偶應(yīng)工作于線性范圍之內(nèi)。并聯(lián)接法的缺點(diǎn)是由于儀表指示的平均值較小，若某一熱電偶無(wú)輸出（開(kāi)路），操作者難以發(fā)現(xiàn)以至讀出值產(chǎn)生誤差。

圖5－9（a）是采用多個(gè)熱電偶相串聯(lián)測(cè)多點(diǎn)溫度平均值的方法，此時(shí)儀表指示多個(gè)熱電偶電勢(shì)之和，即

ES＝E1+E2+E3+…EN

（5－17）式中N為熱電偶個(gè)數(shù)，其平均值應(yīng)通過(guò)計(jì)算式ED=ES

/N

求得；設(shè)置有除法電路的儀表，可由表頭直接讀出平均值。在選用串聯(lián)時(shí)，要求各串聯(lián)熱電偶在測(cè)溫范圍內(nèi)都具有線性工作特性，使回路熱電勢(shì)與被測(cè)溫度成線性關(guān)系。當(dāng)前29頁(yè)，總共77頁(yè)。

五、熱電偶的選擇熱電極是熱電偶的主要元件，對(duì)熱電極材料基本要求：（1）熱電勢(shì)要足夠大，測(cè)溫范圍寬，線性好（2）熱電特性穩(wěn)定（3）理化性能穩(wěn)定，不易氧化、變形和腐蝕（4）電阻溫度系數(shù)小，電阻率?。?）易加工復(fù)制性好（6）價(jià)格低廉熱電偶的結(jié)構(gòu)類型很多，其特性及應(yīng)用環(huán)境不同，在選擇熱電偶測(cè)溫時(shí)，應(yīng)根據(jù)①溫度變化范圍、②測(cè)量精度要求、③安裝及維護(hù)方便、④價(jià)格高低、⑤工業(yè)用熱電偶必須長(zhǎng)期工作在惡劣環(huán)境下等幾個(gè)方面綜合考慮。常用熱電偶的特性及應(yīng)用環(huán)境如表5－3所示。

當(dāng)前30頁(yè)，總共77頁(yè)。表5－3常用熱電偶工作特性及適應(yīng)溫度名稱（代號(hào)）分度號(hào)適應(yīng)溫度工作特性鉑銠10—鉑（WRLB）LB－30～1300℃熱電特性穩(wěn)定，測(cè)溫精度高、范圍大，宜制成標(biāo)準(zhǔn)熱電偶；熱電勢(shì)小，屬貴重金屬，價(jià)格高，不能在還原性氣體及含有金屬的蒸汽中使用。鉑銠30—鉑銠6（WRLL）LL－20～1600℃比鉑銬10—鉑具有更穩(wěn)定的熱電特性和精度、更大的測(cè)溫范圍，熱電勢(shì)更小，可作標(biāo)準(zhǔn)熱電偶；冷端溫度在50℃以下時(shí)可不必考慮冷端誤差。鎳鉻—鎳硅（鋁）（WREU）EU－20～1000℃熱電勢(shì)大，熱電特性接近于線性，有較強(qiáng)的抗氧化性和抗腐蝕性，復(fù)制性好，價(jià)格便宜，工業(yè)應(yīng)用廣泛；測(cè)量精度和穩(wěn)定性稍差。鎳鉻—考銅（WREA）EA－2－200～600℃熱電勢(shì)大，熱電特性線性，價(jià)格便宜，適于在還原性和中性氣體中使用；測(cè)溫范圍小。銅—康銅CK－200～200℃熱電勢(shì)大，價(jià)格低；高溫下銅極易氧化。當(dāng)前31頁(yè)，總共77頁(yè)。

為了適應(yīng)各種特殊場(chǎng)合測(cè)溫需要，目前已研制出多種特殊性能的熱電偶。例如：

1．鎢錸系熱電偶鎢錸系材料是目前較好的超高溫材料,測(cè)溫范圍可達(dá)0～3000℃。例如鎢錸5—鎢錸20熱電偶，一般測(cè)溫范圍在300℃～2400℃時(shí)，精度可達(dá)±1%，且熱電勢(shì)大，適用于高溫測(cè)量；但尚無(wú)合適的延伸導(dǎo)線，測(cè)溫時(shí)應(yīng)采用0℃恒溫法或軟件法實(shí)現(xiàn)冷端補(bǔ)償。

2．鎳鉻—金鐵熱電偶這類熱電偶低溫性能極好，在絕對(duì)溫度1～300范圍內(nèi)，熱電勢(shì)大且穩(wěn)定，適用于超低溫測(cè)量。還有銅—金鈷熱電偶，也是低溫?zé)犭娕?。?dāng)前32頁(yè)，總共77頁(yè)。3．薄膜熱電偶這是由兩種不同的金屬材料蒸鍍到絕緣薄片上而形成的膜片式熱電偶，薄膜厚度一般為0.01～0.1mm，平面尺寸也很小，因而測(cè)溫靈敏度高、反應(yīng)快（毫秒級(jí)），適用于溫度變化快的場(chǎng)合。

4．非金屬電極熱電偶這類熱電偶是用石墨和難以熔化的化合物作成熱電極，用于測(cè)量2000℃以上高溫，其工作穩(wěn)定性好，熱電勢(shì)大，價(jià)格不高，具有取代貴重金屬高溫?zé)犭娕嫉拈_(kāi)發(fā)價(jià)值。但這種熱電偶復(fù)制性差，機(jī)械強(qiáng)度小、脆性大，使用場(chǎng)合受到很大限制。屬于研究和開(kāi)發(fā)方向。當(dāng)前33頁(yè)，總共77頁(yè)。當(dāng)前34頁(yè)，總共77頁(yè)。

第二節(jié)電阻溫度傳感器

熱電阻或熱敏電阻都是利用材料的電阻對(duì)溫度敏感的特性制成的電阻溫度傳感器，常用于－200～500℃范圍內(nèi)溫度的測(cè)量。在低溫區(qū)域，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)小，測(cè)量精度較低；采用熱電阻可以獲得很高的測(cè)量精度，而且不存在冷端補(bǔ)償問(wèn)題，因而在工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。這類感溫器件的材料有金屬和半導(dǎo)體兩大類，常稱之為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻。當(dāng)前35頁(yè)，總共77頁(yè)。

一、金屬熱電阻

純金屬熱電阻器件的主要特性如下：①電阻溫度系數(shù)大且穩(wěn)定，電阻值與溫度之間具有良好的線性關(guān)系；②電阻率高、熱容量小，熱慣性小，反應(yīng)速度快；③在測(cè)溫范圍內(nèi)，材料的物理、化學(xué)性能穩(wěn)定；④便于加工、低成本、工藝性好、批量生產(chǎn)。目前用于制作熱電阻的純金屬材料主要有鉑、銅、鐵和鎳。將這些材料制成電阻絲，然后繞在云母、石英、陶瓷或塑料等高絕緣骨架上；經(jīng)固定、外加保護(hù)套管，以提高熱電阻器件的機(jī)械強(qiáng)度，并保護(hù)其不易被水份或浸蝕性氣體影響。當(dāng)前36頁(yè)，總共77頁(yè)。熱電阻的測(cè)溫原理：物質(zhì)的電阻率隨溫度變化而變化的物理現(xiàn)象稱為熱電阻效應(yīng)。大多數(shù)金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度升高而增加。

在金屬中參加導(dǎo)電的是自由電子，當(dāng)溫度升高時(shí)，雖然自由電子數(shù)目基本不變，但是，每個(gè)自由電子的動(dòng)能將增加，在一定的電場(chǎng)作用下，要使這些雜亂無(wú)章的電子作定向運(yùn)動(dòng)就會(huì)遇到更大阻力，導(dǎo)致金屬電阻隨溫度升高而增加。當(dāng)前37頁(yè)，總共77頁(yè)。

1．鉑熱電阻鉑金屬易于提純，高溫下物理、化學(xué)性能都很穩(wěn)定，是目前制作熱電阻的最好材料，常用來(lái)制作標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫器件。

鉑電阻的阻值與溫度之間關(guān)系接近于線性，在0～850℃范圍內(nèi)可用下式表示Rt＝R0（1+At+Bt2） （5－19）在－200～0℃范圍內(nèi)可用下式表示Rt＝R0〔1+At+Bt2+C（t－100）t3〕（5－20）式中Rt、R0—溫度分別為t和0℃時(shí)鉑的電阻值；A、B、C—實(shí)驗(yàn)常數(shù)。

鉑的純度通常用百度電阻比W（100）表示，即為

W（100）=R100/R0（5－21）式中R100—溫度為100℃時(shí)鉑的電阻值。（查表-鉑電阻分度表分度號(hào)為Pt100)當(dāng)前38頁(yè)，總共77頁(yè)。

W（100）越大，表示鉑絲純度越高，目前工藝水平已達(dá)到純度為99.999，即W（100）＝1.3930。國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)規(guī)定，作為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫器件W（100）不得小于1.3925；工業(yè)上常用的測(cè)溫器件W（100）＝1.387～1.390。不同純度下鉑的阻值R0和常數(shù)A、B、C是不同的，相應(yīng)電阻值Rt也不同，使用時(shí)應(yīng)查鉑電阻分度及特性表。

當(dāng)前39頁(yè)，總共77頁(yè)。當(dāng)前40頁(yè)，總共77頁(yè)。

2．銅熱電阻相對(duì)于鉑金屬，銅是一種價(jià)格便宜、純度可以獲得很高的熱電阻材料，在－50～150℃范圍內(nèi)不但靈敏度高，而且線性關(guān)系好，因而在此溫度范圍內(nèi)采用銅熱電阻比采用鉑熱電阻好。其缺點(diǎn)是在較高的溫度下銅易氧化，因而只能用于低溫及無(wú)浸蝕性介質(zhì)中；銅的電阻率比較小，熱電阻體積較大。

銅熱電阻的阻值與溫度之間的函數(shù)關(guān)系如下式表示Rt＝R0（1+αt） （5－22）式中Rt、R0—溫度分別為t和0℃時(shí)銅的熱電阻；α—電阻溫度系數(shù)，α＝（4.25～4.78）×10－3/℃。目前我國(guó)生產(chǎn)的銅熱電阻代號(hào)WZC,工業(yè)上使用的標(biāo)準(zhǔn)化銅熱R0有50Ω100Ω兩種，其分度分別為Cu50和Cu100。(Cu50表示分度號(hào)為Cu50、零度電阻為50Ω，W（100）不小于1.425)鐵和鎳的電阻溫度系數(shù)較高、電阻率大，可制作小體積、高靈敏度的熱電阻，其缺點(diǎn)是易氧化、不易提純、化學(xué)穩(wěn)定性差，且熱電阻與溫度的線性關(guān)系差，故目前尚不多用。當(dāng)前41頁(yè)，總共77頁(yè)。當(dāng)前42頁(yè)，總共77頁(yè)。

3．測(cè)溫電路

熱電阻測(cè)溫電路最常用的是電橋電路，在橋路中接入熱電阻的方法有三線法和四線法兩種。圖5－10熱電阻測(cè)溫電橋三線連接法

圖5－10為三線法原理圖，圖中G為檢流計(jì)，R1、R2、R3為固定電阻，Ra為調(diào)零電位器，熱電阻Rt通過(guò)電阻為r1、r2和re的三根導(dǎo)線與電橋連接。溫度變化時(shí)，只要r1和r2阻值穩(wěn)定，就不影響電橋的工作狀態(tài)。

電橋調(diào)零時(shí)，依靠橋臂電阻R4＝（Ra+Rt）調(diào)節(jié)，電橋調(diào)零時(shí)參考溫度應(yīng)為0℃。三線法的主要缺點(diǎn)是調(diào)零電阻Ra直接與滑點(diǎn)的接觸電阻串聯(lián)，測(cè)溫時(shí)會(huì)導(dǎo)致電橋零點(diǎn)不穩(wěn)定。當(dāng)前43頁(yè)，總共77頁(yè)。

圖5－11為四線法原理圖，圖中調(diào)零電位器Ra的滑動(dòng)觸點(diǎn)與檢流計(jì)相連，此時(shí)滑動(dòng)觸點(diǎn)的接觸電阻的不穩(wěn)定不會(huì)破壞電橋的平衡及正常工作狀態(tài)，避免了三線接法中可能導(dǎo)致電橋零點(diǎn)不穩(wěn)定。圖5－11熱電阻測(cè)溫電橋四線連接法當(dāng)前44頁(yè)，總共77頁(yè)。

二、半導(dǎo)體熱敏電阻

半導(dǎo)體熱敏電阻包括正溫度系數(shù)（PTC）、負(fù)溫度系數(shù)（NTC）和臨界溫度系數(shù)（CTR）三類。PTC（PositiveTemperatureCoefficient）熱敏電阻主要采用鈦酸鋇（BaTiO3）系列材料，當(dāng)溫度超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，其阻值朝正的方向快速變化；PTC熱敏電阻主要用于電器設(shè)備的過(guò)熱保護(hù)，發(fā)熱源的定溫控制，或作限流元件使用。CTR（CriticalTemperatureResistor）熱敏電阻采用氧化釩（VO2）系列材料，在某個(gè)溫度值上電阻值急劇變化，因而CTR主要用作溫控開(kāi)關(guān)。當(dāng)前45頁(yè)，總共77頁(yè)。

我們常說(shuō)的熱敏電阻一般是指NTC（NegativeTemperatureCoefficient）熱敏電阻，它是由氧化銅、氧化鋁、氧化鎳等金屬氧化物按一定比例混合研磨、成型、鍛燒而成，改變這些混合物的配比成分，就可以改變NTC的溫度范圍、溫度系數(shù)及阻值。NTC熱敏電阻具有很高的負(fù)電阻溫度系數(shù)，特別適用于－100～300℃溫度范圍內(nèi)使用，既可作溫度測(cè)量，亦可作電子控制系統(tǒng)中溫控器件。下面介紹NTC熱敏電阻的工作特性。當(dāng)前46頁(yè)，總共77頁(yè)。

1．溫度特性

NTC熱敏電阻的阻值與溫度之間近似指數(shù)關(guān)系，可由下式表示（5－23）式中RT

、R0—溫度為T(mén)、T0時(shí)的電阻值；B—熱敏電阻材料常數(shù)（K），隨溫度升高而增大；T—被測(cè)溫度（K）；T0—參考溫度（K）。

為了使用方便，生產(chǎn)廠一般取T0＝25℃，T＝100℃，即T0＝298K，T=373K作為熱敏電阻材料常數(shù)B的取值，則有（5－24）式中R100和R25分別為T(mén)＝100℃和T0＝25℃時(shí)的電阻值。當(dāng)前47頁(yè)，總共77頁(yè)。

2．伏安特性

伏安特性也是熱敏電阻重要特性之一，它表示在穩(wěn)態(tài)情況下，通過(guò)熱敏電阻上的電流I與熱敏電阻兩端之間電壓U的關(guān)系，如圖5－12所示。圖5－12NTC熱敏電阻伏安特性當(dāng)前48頁(yè)，總共77頁(yè)。

當(dāng)流過(guò)熱敏電阻的電流很小時(shí)，NTC具有與PTC相同的伏安特性，服從歐姆定律，如圖中oɑ段為一直線。隨著電流的增加，熱敏電阻耗散功率增加，其自身溫度逐漸超過(guò)環(huán)境溫度，其電阻開(kāi)始下降，此時(shí)端電壓隨電流的增加而上升幅度變緩，如圖中ɑb段。當(dāng)電流上升到一定值Ip時(shí)，端電壓達(dá)到最大值Um。此后電流繼續(xù)上升，熱敏電阻自身溫度急劇增加，其電阻減小的速度超過(guò)電流增加的速度，此時(shí)，熱敏電阻的端電壓隨電流的增加而下降，如圖中bd段，即出現(xiàn)負(fù)阻區(qū)。當(dāng)電流超過(guò)某一允許值時(shí)，熱敏電阻將因過(guò)熱而燒壞。當(dāng)前49頁(yè)，總共77頁(yè)。

3．熱敏電阻主要參數(shù)

①標(biāo)稱電阻值R25（Ω）標(biāo)稱電阻是25℃時(shí)的熱敏電阻值。其大小由熱敏電阻的材料和幾何尺寸決定。②電阻溫度系數(shù)α（%/℃）即熱敏電阻的溫度變化1℃時(shí)，其電阻值的變化率。③耗散系數(shù)H（W/℃）即熱敏電阻的溫度變化1℃時(shí)，熱敏電阻所耗散的功率，其大小與熱敏電阻材料性能、結(jié)構(gòu)及周?chē)橘|(zhì)有關(guān)。④熱容量C（J/℃）即熱敏電阻的溫度變化1℃時(shí)所吸收或釋放的熱量。

當(dāng)前50頁(yè)，總共77頁(yè)。

⑤時(shí)間常數(shù)τ（S）時(shí)間常數(shù)表示熱敏電阻加熱或冷卻的響應(yīng)速度，溫度為T(mén)0的熱敏電阻突然置入溫度為T(mén)的介質(zhì)中，熱敏電阻的溫度增量ΔT=0.63(T-T0)時(shí)所需時(shí)間，以熱容量與耗散系數(shù)之比來(lái)表示，即τ＝C/H

（5－26）熱敏電阻的優(yōu)點(diǎn)是電阻溫度系數(shù)大，因而靈敏度高；熱容量小，因而響應(yīng)速度快。⑥最高工作溫度Tm（）熱敏電阻在規(guī)定的技術(shù)條件下，長(zhǎng)期連續(xù)工作所允許的最高溫度。⑦額定功率PH（W）熱敏電阻在規(guī)定的技術(shù)條件下，長(zhǎng)期連續(xù)工作所允許的耗散功率。在此條件下熱敏電阻自身的溫度不應(yīng)超過(guò)最高工作溫度。當(dāng)前51頁(yè)，總共77頁(yè)。

4．熱敏電阻的應(yīng)用

利用熱敏電阻的阻值對(duì)溫度變化靈敏度高的特性，可廣泛應(yīng)用于溫度測(cè)量及溫度控制電路中。圖5—13熱敏電阻測(cè)溫電路當(dāng)前52頁(yè)，總共77頁(yè)。圖5—14電阻溫度關(guān)系曲線

圖5—13是熱敏電阻溫度測(cè)量的原理電路。測(cè)溫時(shí)，通過(guò)熱敏電阻的電流要小，以減小電流對(duì)熱敏電阻產(chǎn)生的附加影響；同時(shí)考慮到熱敏電阻的阻值與溫度之間的非線性特性，采取與熱敏電阻并聯(lián)補(bǔ)償電阻的方法進(jìn)行線性化處理。

圖5—13中并聯(lián)補(bǔ)償電阻rc只要選得合適，可使溫度在一定的范圍內(nèi)與并聯(lián)等效電阻R=RT//rc呈線性關(guān)系，如圖5—14所示。利用熱敏電阻對(duì)溫度變化的高靈敏度特性，可制成半導(dǎo)體點(diǎn)溫計(jì)，以測(cè)量微小物體或物體某一局部的溫度。當(dāng)前53頁(yè)，總共77頁(yè)。

圖5—15是用熱敏電阻實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制的電加熱器電路。圖5—15熱敏電阻溫度自動(dòng)控制電路當(dāng)前54頁(yè)，總共77頁(yè)。

測(cè)溫時(shí)，由于溫度變化引起熱敏電阻RT阻值的變化，從而導(dǎo)致差分電路中晶體管V1集電極電位改變，二極管D2分流大小改變，電容C充電電流大小發(fā)生變化，電容C上電壓充電達(dá)到單結(jié)晶體管V3的峰點(diǎn)電壓所需的時(shí)間改變，其輸出脈沖產(chǎn)生相移，致使晶閘管V4導(dǎo)通角改變，從而控制加熱絲的電流，達(dá)到溫度自動(dòng)控制的目的。當(dāng)前55頁(yè)，總共77頁(yè)。當(dāng)前56頁(yè)，總共77頁(yè)。

第三節(jié)集成溫度傳感器

集成溫度傳感器是將作為感溫器件的晶體管及其外圍電路，集成在同一單片上的集成電路測(cè)溫裝置。與晶體管分立元件溫度傳感器相比，集成溫度傳感器具有體積小、成本低、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因而成為半導(dǎo)體溫度傳感器發(fā)展的主要方向。目前，商品化的集成溫度傳感器已廣泛用于溫度監(jiān)測(cè)、控制及補(bǔ)償?shù)葓?chǎng)合。

一、溫敏二極管及其應(yīng)用

半導(dǎo)體溫敏器件可分為電阻型和PN結(jié)型兩大類，上節(jié)介紹的半導(dǎo)體熱敏電阻屬于電阻型溫敏器件，其工作原理是依賴于半導(dǎo)體的體電阻隨溫度發(fā)生變化；這里要介紹的是PN結(jié)型溫敏器件，它是根據(jù)半導(dǎo)體PN結(jié)的正向電壓隨溫度變化，實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)。半導(dǎo)體PN結(jié)的正向電壓與溫度之間具有良好的線性關(guān)系。當(dāng)前57頁(yè)，總共77頁(yè)。

1．工作原理

由PN結(jié)理論，可求得PN結(jié)電壓、電流及溫度的函數(shù)關(guān)系為（5－27）式中U—PN結(jié)正向電壓；I—PN結(jié)正向電流；IS—PN結(jié)反向飽和電流；q—電子電荷量；k—波爾茲曼常數(shù)；T—絕對(duì)溫度；Ug—溫度為0K時(shí)材料的禁帶寬度；B—與溫度無(wú)關(guān)的實(shí)驗(yàn)常數(shù)；Tr—與溫度有關(guān)的函數(shù)項(xiàng)，r是與熱激發(fā)所引起的電子的遷移率有關(guān)的系數(shù)。當(dāng)前58頁(yè)，總共77頁(yè)。

由上式可知，當(dāng)正向電流I一定時(shí)，PN結(jié)正向電壓U

與被測(cè)溫度T

之間呈現(xiàn)一定的線性關(guān)系；且隨著溫度的升高，正向電壓將下降，表現(xiàn)出負(fù)的溫度系數(shù)，這就是溫敏二極管測(cè)溫的基本原理。

2．典型應(yīng)用

溫敏二極管一般用于溫度調(diào)節(jié)或控制電路，圖5－17是一個(gè)典型的應(yīng)用電路。當(dāng)前59頁(yè)，總共77頁(yè)。圖5－17溫敏二極管應(yīng)用實(shí)例當(dāng)前60頁(yè)，總共77頁(yè)。

圖中DT是鍺溫敏二極管，調(diào)節(jié)RW1可使流過(guò)DT的電流保持在50μA左右。比較器采用集成運(yùn)放μA741，其輸入電壓US為參考電壓，調(diào)節(jié)RW2可確定US的大小。輸入電壓UX隨溫敏二極管的溫度變化而變化，當(dāng)溫度升高時(shí)，DT阻值減小，UX上升，UP下降；當(dāng)溫度升高到一定值時(shí)，UP下降至使V2、V3截止，加熱器斷電，溫度開(kāi)始下降；當(dāng)溫度下降到一定值時(shí)，DT阻值增大、UX下降、UP上升至使V2、V3導(dǎo)通，加熱器通電加熱，溫度又開(kāi)始上升，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制作用。

溫敏二極管工作時(shí)存在著自熱特性，即流過(guò)溫敏二極管上的正向電流I導(dǎo)致溫敏二極管PN結(jié)溫度升高。當(dāng)自熱結(jié)溫超過(guò)環(huán)境被測(cè)溫度時(shí)，將引起溫控誤差甚至失控，因而對(duì)溫敏二極管的正向電流必須加以限制。一般正向電流不超過(guò)50μA，對(duì)于硅、砷化鎵溫敏二極管，雖然禁帶寬度大，正向電流也不要超過(guò)300μA，否則，自熱會(huì)引起測(cè)量誤差。當(dāng)前61頁(yè)，總共77頁(yè)。

二、溫敏晶體管及其應(yīng)用

二極管作為溫敏器件是利用PN結(jié)在恒定的正向電流下，其正向電壓與溫度之間的近似線性關(guān)系。實(shí)際上溫敏二極管電壓—溫度特性的線性度是很差的，原因是正向電流中除了PN結(jié)的擴(kuò)散電流之外，還應(yīng)包括漂移電流及空間電荷區(qū)的復(fù)合電流，而在上述分析中只考慮擴(kuò)散電流。由于晶體管發(fā)射結(jié)正向偏置條件下，雖然發(fā)射極電流也包括上述三種成份，但只有擴(kuò)散電流到達(dá)集電極形成集電極電流，而另兩個(gè)電流成分則作為基極電流漏掉，對(duì)集電極電流無(wú)影響，使得發(fā)射結(jié)偏壓與集電極電流之間有較好的線性關(guān)系，并因此能表現(xiàn)出更好的電壓—溫度特性。通常將NPN晶體管的bc結(jié)短接，利用be結(jié)作為感溫器件，這和二極管正向壓降情況相同，其基-射極電壓直接隨溫度變化，更接近理想PN結(jié)，其線性更接近理論推導(dǎo)值。當(dāng)前62頁(yè)，總共77頁(yè)。

1．工作原理

根據(jù)晶體管發(fā)射結(jié)的有關(guān)理論可以求得NPN管發(fā)射結(jié)偏壓Ube與集電流電流Ic、溫度T三者之間的關(guān)系為

與式（5－27）相比，式（5－28）中的集電極電流Ic是與溫度基本無(wú)關(guān)的多數(shù)載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成的電流，因而當(dāng)IC恒定時(shí)，式（5－28）給出的Ube

與T

呈單調(diào)和單值變化。且Ube隨T的升高而近似線性下降，其下降幅度約為-2.2mv/℃。（5－28）當(dāng)前63頁(yè)，總共77頁(yè)。

2．典型應(yīng)用

溫敏晶體管具有成本低、性能好、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因而比溫敏二級(jí)管應(yīng)用范圍廣，可用于測(cè)某一點(diǎn)的溫度、測(cè)兩點(diǎn)的溫差，或用于過(guò)程監(jiān)視或控制場(chǎng)合。圖5－18是晶體管數(shù)字溫度計(jì)原理框圖。圖5－18晶體管數(shù)字溫度計(jì)原理框圖當(dāng)前64頁(yè)，總共77頁(yè)。

圖5－18中溫敏晶體管作為感溫元件接在運(yùn)算放大器的反饋回路中，這種接法使得晶體管發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)近乎零偏，因?yàn)槠浼姌O接虛地，而基極接地。零偏的集電結(jié)使得集電結(jié)反向飽和電流、集電結(jié)空間電荷區(qū)的復(fù)合電流等趨于零，因而此時(shí)的集電極電流完全由擴(kuò)散電流組成。即集電極電流IC

的大小僅取決于集電極電阻RW

和基準(zhǔn)電壓ES，而與溫度無(wú)關(guān)，從而保證溫敏晶體管處于恒流工作狀態(tài)，使晶體管發(fā)射結(jié)偏壓Ube與被測(cè)溫度T之間有較好單值線性關(guān)系。圖中的負(fù)反饋電容C用以防止寄生振蕩。運(yùn)放輸出Uo經(jīng)線性轉(zhuǎn)換后為EX，并與基準(zhǔn)電壓ES迭加形成ES+αEX，這樣處理的目的是進(jìn)一步減小Uo的非線性誤差；然后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送數(shù)字顯示器輸出。此溫度計(jì)在－50～+150℃測(cè)溫范圍內(nèi)，誤差小于0.1℃。當(dāng)前65頁(yè)，總共77頁(yè)。

三、集成溫度傳感器

集成溫度傳感器是以晶體管作感溫器件，單個(gè)的晶體管基極—發(fā)射極電壓在恒定的集電極電流條件下，可以認(rèn)為與溫度呈單值線性關(guān)系，但仍然存在有非線性偏差，溫度范圍越大，引起的非線性誤差越大，為了進(jìn)一步減小這種非線性誤差，集成溫度傳感器采用對(duì)管差分電路，使得在任何溫度下，兩對(duì)管基極—發(fā)射極電壓之差ΔUbe與溫度保持理想的線性關(guān)系。當(dāng)前66頁(yè)，總共77頁(yè)。

1．工作原理

圖5－19給出了對(duì)管差分電路的原理圖，圖中V1和V2是結(jié)構(gòu)和性能完全相同的晶體管，分別工作于不同集電極電流IC1和IC2下。圖5－19對(duì)管差分電路（5－29）

由圖示電路可見(jiàn)，Ube2+ΔUbe－Ube1＝0，即可求得兩管基極—發(fā)射極電壓之差為當(dāng)前67頁(yè)，總共77頁(yè)。

由于兩管結(jié)構(gòu)相同，因而其集電極面積相等，即可得兩管集電極電流之比等于兩管集電極電流密度之比，于是上式可改寫(xiě)為

式中Jc1和Jc2分別為V1和V2管集電極電流密度。因而只要保持兩管的集電極電流密度之比不變，即可使ΔUbe正比于絕對(duì)溫度T。這種與確定的溫度成比例（ProportionalToAbsoluteTemperature）的對(duì)管差分電路常稱為PTAT核心電路。（5－30）當(dāng)前68頁(yè)，總共77頁(yè)。

2．典型應(yīng)用

集成溫度傳感器按輸出信號(hào)不同可分為電壓型和電流型。電壓輸出型溫度系數(shù)約為10mv/，典型產(chǎn)品有LX5600、LM3911、AN6701等四端電壓輸出器件和LM135/LM235/LM335等三端電壓輸出器件。

四端電壓輸出型內(nèi)部電路由溫度檢測(cè)、溫度補(bǔ)償和運(yùn)放三