实验 半导体热敏电阻特性的研究
实验目的
1．研究热敏电阻的温度特性。
2．进一步掌握惠斯通电桥的原理和应用。 实验仪器
箱式惠斯通电桥，控温仪，热敏电阻，直流电稳压电源等。 实验原理
半导体材料做成的热敏电阻是对温度变化表现出非常敏感的电阻元件，它能测量出温度的微小变化，并且体积小，工作稳定，结构简单。因此，它在测温技术、无线电技术、自动化和遥控等方面都有广泛的应用。
半导体热敏电阻的基本特性是它的温度特性，而这种特性又是与半导体材料的导电机制密切相关的。由于半导体中的载流子数目随温度升高而按指数规律迅速增加。温度越高，载流子的数目越多，导电能力越强，电阻率也就越小。因此热敏电阻随着温度的升高，它的电阻将按指数规律迅速减小。
实验表明，在一定温度范围内，半导体材料的电阻R T 和绝对温度T 的关系可表示为
T b T ae R = （4－6－1） 其中常数a 不仅与半导体材料的性质而且与它的尺寸均有关系，而常数b 仅与材料的性质有关。常数a 、b 可通过实验方法测得。例如，在温度T 1时测得其电阻为R T 1
11T b T ae R = （4－6－2）
在温度T 2时测得其阻值为R T 2
22T b T ae R = （4－6－3）
将以上两式相除，消去a 得
)1
1
(2
1
2
1T T b T T e R R -=
再取对数，有
)11(ln ln 2
121T T R R b T T --= （4－6－4）
把由此得出的b 代入（4－6－2）或（4－6－3）式中，又可算出常数a ，由这种方法确定的常数a 和b 误差较大，为减少误差，常利用多个T 和R T 的组合测量值，通过作图的方法（或用回归法最好）来确定常数a 、b ，为此取（4－6－1）式两边的对数。变换
成直线方程：
T
b
a R T +
=ln ln （4－6－5） 或写作 BX A Y += （4－6－6） 式中X b B a A R Y T 1,,ln ,ln ====，然后取X 、Y 分别为横、纵坐标，对不同的温度T 测得对应的R T 值，经过变换后作X ～Y 曲线，它应当是一条截距为A 、斜率为B 的直线。根据斜率求出b ，又由截距可求出a ＝e A
。
确定了半导体材料的常数a 和b 后，便可计算出这种材料的激活能E ＝bK （K 为玻耳兹曼常数，其值见附录）以及它的电阻温度系数
%10012?-==T b dT dR R T T α （4－6－7）
显然，半导体热敏电阻的温度系数是负的，并与温度有关。
热敏电阻在不同温度时的电阻值，可用惠斯通电桥测得。 实验内容
用电桥法测量半导体热敏电阻的温度特性。
1．按图4－6－1实验装置接好电路，安置好仪器。
2．在容器内盛入水，开启直流电源开关，在电热丝中通以2.5A —3.0A 的电流，对水加热，使水温逐渐上升，温度由水银温度计读出。热敏电阻的两条引出线连接到惠斯通电桥的待测电阻R X 二接线柱上。
3．测试的温度从20℃开始，每增加5℃，作一次测量，直到85℃止。
数据处理
2．作R T ～t 曲线。
3．作ln R T ～1/T （T ＝273＋t ）直线，求此直线的斜率B 和截距A ，由此算出常数a 和b 值，有条件者，最好用回归法代替作图法求常数a 和b 值。
4．根据求得的a 、b 值，计算出半导体热敏电阻温度系数α。 思考题
1．半导体热敏电阻具有怎样的温度特性？
2．怎样用实验的方法确定（4－6－1）式中的a 、b ？ 2． 利用半导体热敏电阻的温度特性，能否制作一只温度计？ 掌握惠斯通电桥的原理：
惠斯通电桥（也称单臂电桥）的电路如图6
—2所示，四个电阻R 1、R 2、R b 、R X 组成一个四边形的回路，每一边称作电桥的“桥臂”，在一对对角AD 之间接入电源，而在另一对角BC 之间接入检流计，构成所谓“桥路”。所谓“桥”本身的意思就是指这条对角线BC 而言。它的作用就是把“桥”的两端点联系起来，从而将这两点的电位直接进行比较。B 、C 两点的电位相等时称作电桥平衡。反之，称作电桥不平衡。检流计是为了检查电桥是否平衡而设的，平衡时检流计无电流通过。用于指示电桥平衡的仪
器，除了检流计外，还有其它仪表，它们称为“示零器”。
当电桥平衡时，B 和C 两点的电位相等，故有
AC AB V V = CD BD V V = 由于平衡时0=g I ，所以B 、C 间相当于断路，故有
21I I = b X I I = 所以 11R I R I X X = 22R I R I b b =
可得 X b R R R R 21= 或 b X R R R R 2
1=
这个关系式是由“电桥平衡”推出的结论。反之，也可以由这个关系式推证出“电桥平衡”来。因此X b R R R R 21=称为电桥平衡条件。
如果在四个电阻中的三个电阻值是已知的，即可利用X b R R R R 21=式求出另一个电阻的阻值。这就是应用惠斯通电桥测量电阻的原理。
上述用惠斯通电桥测量电阻的方法，也体现了一般桥式线路的特点，现在重点说明它的几个主要优点：
（1）平衡电桥采用了示零法——根据示零器的“零”或“非零”的指标，即可判断电桥是否平衡而不涉及数值的大小。因此，只须示零器足够灵敏就可以使电桥达到很高灵敏度，从而为提高它的测量精度提供了条件。
（2）用平衡电桥测量电阻方法的
实质是拿已知的电阻和未知的电阻进行比较。这种比较测量法简单而精确。如果采用精确电阻作为桥臂，可以使测量的结果达到很高的精确度。
（3）由于平衡条件与电源电压无关，故可避免因电压不稳定而造成的误差。 仪器描述
箱式惠斯通电桥的基本特征是，在恒定比值R 1／R 2下，变动R b 的大小，使电桥达到平衡。它的线路结构和滑线式电桥相似，它只是把各个仪表都装在木箱内，便于携带，因此叫箱式电桥，其形式多样。现介绍QJ23型携带式直流单臂电桥。
图6－4为其面板布置图，右边四个电阻是比较臂R b ，左上角是比例臂R 1／R 2，共分七档，右下角两只接线柱是接待测电阻，左上角一对接线柱是外接电源用的。左下角三只接线柱是用来接电流计的，当接线片把下面两接线柱相连时，是使用内部电流计，当接线片把上面两接线柱相连时，内部电流计被短路，然后在下面两接线柱间外接电流计。中间下面两个按扭分别是电源开关（B ），电流计开关（G ），使用时要注意，测量时应先按B 后按G ，
断开时要先放开G 后放开B 。电流计上的旋扭是调节指针零点的，叫做机械调零器。
热敏电阻温度特性研究实验 一、实验简介 热敏电阻是由对温度非常敏感的半导体陶瓷质工作体构成的元件。与一般常用的金属电阻相比，它有大得多的电阻温度系数值。热敏电阻作为温度传感器具有用料省、成本低、体积小等优点，可以简便灵敏地测量微小温度的变化，在很多科学研究领域都有广泛的应用。本实验的目的是了解热敏电阻的电阻—温度特性及测温原理，学习惠斯通电桥的原理及使用方法，学习坐标变换、曲线改直的技巧。 二、实验原理 1.半导体热敏电阻的电阻—温度特性 热敏电阻的电阻值与温度的关系为： R=Ae B/T(1) A，B是与半导体材料有关的常数，T为绝对温度，根据定义，电阻温度系数为： α=1 R t dR dT (2) R t是在温度为t时的电阻值。 2.惠斯通电桥的工作原理,如图所示： 惠斯通电桥原理图 四个电阻R1，R2，R3，R x组成一个四边形，即电桥的四个臂，其中R x就是待测热敏电阻。在四边形的一对对角A和C之间连接电源，而在另一对对角B和D 之间接入检流计G。当B和D两点电位相等时，G中无电流通过，电桥便达到了平衡。平衡时必有R x=(R2/R1)?R3，(R2/R1)和R3都已知，R x即可求出。 电桥灵敏度的定义为： S= ?n ?R x/R x (3) 式中?R x指的是在电桥平衡后R x的微小改变量，?n越大， 说明电桥灵敏度越
高。 三、实验内容 1.用箱式电桥研究热敏电阻温度特性 (1)使用内接电源和内接检流计,按照实验电路图连线。 (2)线路连接好以后，检流计调零。 (3)调节直流电桥平衡。 (4)测量并计算出室温时待测热敏电阻值R x，微调电路中的电阻箱，测量并根据电桥灵敏度公式:S=△n/(△Rx/Rx)或S=△n/(△R0/ R0)，计算出室温时直流电桥的电桥灵敏度。 (5)调节适当的自耦调压器输出电压值，使烧杯中的水温从20℃升高到85℃以上，每隔5℃测量一次热敏电阻值R t；再将自耦调压器输出电压值调为0V，使水慢慢冷却，降温过程中每隔5℃测量一次热敏电阻值R t，最终求取升降温的平均电阻值，并作出热敏电阻阻值与温度对应关系曲线。 (6)根据测量结果，利用公式R=R∞e B/T和α=1 R t dR dT ，分别求取温度T趋于 无穷时的热敏电阻阻值R∞、热敏电阻的材料常数B以及50℃时的电阻温度系数α。 2.用自组式电桥研究热敏电阻温度特性 (1)按下图所示实验电路图正确连线。 直流电桥测电阻电路图 (2)线路连接好以后，检流计调零。 (3)调节直流电桥平衡。 (4)测量并计算出室温时待测热敏电阻值R x，微调电路中的电阻箱，测量并根据电桥灵敏度公式:S=?n/(?Rx/Rx)或S=?n/(?Ro/Ro)，计算出室温时直流电桥的电桥灵敏度。 (5)选择合适的自耦调压器输出电压值，使烧杯中的水温从20℃升高到85℃以上，每隔5℃测量一次热敏电阻阻值；再将自耦调压器输出电压值调为0V，在水温的从85℃下降到室温的过程中，每隔5℃测量一次热敏电阻阻值，最终求取升降温的平均电阻值，并作出热敏电阻阻值与温度对应关系曲线。 (6)根据测量结果，求取温度T趋于无穷时的热敏电阻阻值R∞、热敏电阻的材料常数B以及50℃时的电阻温度系数α。 四、实验仪器
热敏电阻温度特性的研究 一、实验目的：了解和测量热敏电阻阻值与温度的关系 二、实验仪器：YJ-RZ-4A 数字智能化热学综合实验仪、NTC 热敏电阻传感器、Pt100传感器、万用表 三、实验原理 热敏电阻是其电阻值随温度显著变化的一种热敏元件。热敏电阻按其电阻随温度变化的典型特性可分为三类，即负温度系数（NTC ）热敏电阻，正温度系数（PTC ）热敏电阻和临界温度电阻器（CTR ）。PTC 和CTR 型热敏电阻在某些温度范围内，其电阻值会产生急剧变化。适用于某些狭窄温度范围内的一些特殊应用，而NTC 热敏电阻可用于较宽温度范围的测量。热敏电阻的电阻-温度特性曲线如图1所示。 图1 NTC 半导体热敏电阻是由一些金属氧化物，如钴、锰、镍、铜等过渡金属的氧化物，采用不同比例的配方，经高温烧结而成，然后采用不同的封装形式制成珠状、片状、杠状、垫圈状等各种形状。与金属导热电阻比较，NTC 半导体热敏电阻具有以下特点： 1．有很大的负电阻温度系数，因此其温度测量的灵敏度也比较高； 2．体积小，目前最小的珠状热敏电阻的尺寸可达mm 2.0φ，故热容量很小可作为点温或表面温度以及快速变化温度的测量； 3．具有很大的电阻值（Ω-521010），因此可以忽略线路导线电阻和接触电阻等的影响，特别适 用于远距离的温度测量和控制； 4．制造工艺比较简单，价格便宜。半导体热敏电阻的缺点是温度测量范围较窄。 NTC 半导体热敏电阻具有负温度系数，其电阻值随温度升高而减小，电阻与温度的关系可以用下面的经验公式表示 )/exp(T B A R T = （1） 式中，T R 为在温度为T 时的电阻值，T 为绝对温度（以K 为单位），A 和B 分别为具有电阻量纲和温度量纲，并且与热敏电阻的材料和结构有关的常数。由式（1）可得到当温度为0T 时的电阻值0R ， 即 )/exp(00T B A R = （2） 比较式（1）和式（2），可得 )]1 1(exp[0 0T T B A R R T -= （3） 由式（3）可以看出，只要知道常数B 和在温度为 0T 时的电阻值0R ，就可以利用式（3）计算在
测量热敏电阻的温度特性 热敏电阻是用半导体材料制成的热敏器件，根据其电阻率随温度变化的特性不同，大致可分为三种类型：（1）NTC （负温度系数）型热敏电阻；（2）PTC （正温度系数）型热敏电阻；（3）CTC （临界温度系数）型热敏电阻。其中PTC 型和CTC 型热敏电阻在一定温度范围内，阻值随温度剧烈变化，因此可用做开关元件。热敏电阻器在温度测控、现代电子仪器及家用电器（如电视机消磁电路、电子驱蚊器）等中有广泛用途。在温度测量中使用较多的是NTC 型热敏电阻，本实验将测量其电阻温度特性。 1.实验目的 (1)测量NTC 型热敏电阻的温度特性； (2)学习用作图法处理非线性数据。 2.实验原理 NTC 型热敏电阻特性 NTC 型热敏电阻是具有负的温度系数的热敏电阻，即随着温度升高其阻值下降，在不太宽的温度范围内（小于450℃），其电阻-温度特性符合负指数规律。 NTC 热敏电阻值R 随温度T 变化的规律由式(1-1)表示 T B T Ae R = （1-1） 其中A 、B 为与材料有关的特性常数，T 为绝对温度，单位K 。对于一定的热敏电阻， A 、 B 为常数。对式（1-1）两边取自然对数有 T B A R T + =ln ln (1-2) 从T R T 1ln -的线性拟合中，可得到A 、B 的值，写出热敏电阻温度特性 的经验公式。 3.实验内容 （1）连接电路。 （2）观察NTC 型热敏电阻的温度特性。 （3）测量NTC 型热敏电阻的温度特性。
（4）数据处理 R 特性曲线； a. 画出热敏电阻的t
b. 画出T R T 1ln 曲线，求出其直线的截距、斜率，即可求得A 、B ，写 出热敏电阻温度特性的经验公式。 （注：文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）
信息与控制工程学院硬件课程设计说明书 设计题目 半导体热敏电阻测温仪表的设计 学生学号： 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 职称： 起止日期：
信息与控制工程学院硬件课程设计说明书 课程设计任务书 一、设计题目：半导体热敏电阻测温仪表的设计 二、设计目的 1、掌握对电路板的设计流程及焊接技巧； 2、掌握C8051F410单片机体系结构及C语言程序设计方法； 3、掌握半导体热敏电阻的测温及热敏电阻测温过程的标定方法； 4、掌握利用Keil进行软件仿真及对可编程逻辑器件进行硬件下载的方法； 5、用Protel 软件进行电路图的绘制, 译码器及LED动态扫描显示驱动电路设计的方法。 三、设计任务及要求 要求学生设计出能够采集R25=10K的热敏电阻测温仪表，分析热敏电阻测温原理，能够通过软件将热敏电阻的阻值-温度特性转换出来，掌握热敏电阻测温过程的标定方法。 热敏电阻测温仪表具体设计指标： 1．输入信号：热敏电阻； 2．显示方法：LED数码管； 3．供电电源：220VAC； 4．测温误差：≤1℃。 四、设计时间及进度安排 设计时间共三周（2011.03.7～2011.03.25）,具体安排如下表： 周次设计内容设计时间 第一周1．学习C8051F410单片机体系结构及程序开发；2．设计半导体热敏电阻测温电路，并应用Protel画出其电路原理图。 第二周1．完成半导体热敏电阻测温系统的焊装和硬件调试； 2. 编写实验程序。 第三周1.整机调试； 2.撰写设计说明书； 3.答辩。
设计题目 五、指导教师评语及学生成绩 指导教师评语: 年月日成绩指导教师(签字):
本科实验报告 实验名称:热敏电阻温度特性的研究 （略写） 实验15热敏电阻温度特性的研究 【实验目的和要求】 1. 研究热敏电阻的温度特性。 2. 用作图法和回归法处理数据。 【实验原理】 1． 金属导体电阻 金属导体的电阻随温度的升高而增加，电阻值t R 与温度t 间的关系常用以下经验公式表示： )1(320 ++++=ct bt t R R t α （1） 式中t R 是温度为t 时的电阻，0R 为00=t C 时的电阻，c b ,,α为常系数。 在很多情况下，可只取前三项： )1(20bt t R R t ++=α （2） 因为常数b 比α小很多，在不太大的温度范围内，b 可以略去，于是上式可近似
写成： )1(0t R R t α+= （3） 式中α称为该金属电阻的温度系数。 2． 半导体热敏电阻 热敏电阻由半导体材料制成，是一种敏感元件。其特点是在一定的温度范围内，它的电阻率T ρ随温度T 的变化而显著地变化，因而能直接将温度的变化转换为电量的变化。一般半导体热敏电阻随温度升高电阻率下降，称为负温度系数热敏电阻，其电阻率T ρ随热力学温度T 的关系为 T B T e A /0=ρ （4） 式中0A 与B 为常数，由材料的物理性质决定。 也有些半导体热敏电阻，例如钛酸钡掺入微量稀土元素，采用陶瓷制造工艺烧结而成的热敏电阻在温度升高到某特定范围（居里点）时，电阻率会急剧上升，称为正温度系数热敏电阻。其电阻率的温度特性为： T B T e A ?'=ρρ （5） 式中A '、 ρ B 为常数，由材料物理性质决定。 对（5）式两边取对数，得 A T B R T ln 1 ln += （6） 可见T R ln 与T 1 成线性关系，若从实验中测得若干个T R 和对应的T 值，通过作图法可求出A (由截距A ln 求出)和B (即斜率)。 3. 实验原理图
实验 项 目： 实验 目 的： 1、测定负温度系数热敏电阻的电阻—温度特性，并利用直线拟合的数据处理方法，求其材料常数。 2、了解以热敏电阻为检测元件的温度传感器的电路结构及电路参数的选择原则。 3、学习运用线性电路和运放电路理论分析温度传感器电压—温度特性的基本方法。 4、掌握以叠代法为基础的温度传感器电路参数的数值计算技术。 5、训练温度传感器的实验研究能力。 实验 仪 器： 热敏电阻的温度特性的研究
1. TS—B3 型温度传感综合技术实验仪； 2. 磁力搅拌电热器； 3. ZX21 型电阻箱； 4. 数字万用表； 5. 水银温度计(0-100℃)； 6. 烧杯；7. 变压器油
实验 原 理： 具有负温度系数的热敏电阻广泛的应用于温度测量和温度控制技术中。这类热敏电阻大多数是由一些过度金属氧化物（主要有 Mn、Co、Ni、Fe 等氧化物）在一定的烧结条件下形成的半导体金属氧化物作为基本材料制作而成，它们具有 P 型半导体的特性。对于一般半导体材料，电阻率随 温度变化主要依赖于载流子浓度，而迁移率随温度的变化相对来说可以忽略。但对上述过渡金属氧化物则有所不同，在室温范围内基本上已全部 电离，即载流子浓度基本与温度无关，此时主要考虑迁移率与温度的关系，随着温度升高，迁移率增加，所以这类金属氧化物半导体的电阻率下 降，根据理论分析，对于这类热敏电阻的电阻—温度特性的数学表达式通常可以表示为： Rt=R25?exp[Bn（1/T - 1/298）] （1）
其中 Rt 和 R25 分别表示环境为温度 t℃和 25℃时热敏电阻的阻值；T=273+t ；Bn 为材料常数，其大小随制作热敏电阻时选用的材料和配方而异， 对于某一确定的热敏电阻元件，它可由实验上测得的电阻—温度曲线的实验数据，用适当的数据处理方法求得。 下面对以这种热敏电阻作为检测元件的温度传感器的电路结构、工作原理、电压—温度特性的线性化、电路参数的选择和非线性误差等问题论述 如下： 一、电路结构及工作原理 电路结构如图 1a 示，它是由含 Rt 的桥式电路及差分运算放大电路两个主要部分组成。当热敏电阻 Rt 所在环境温度变化时，差分放大器的输入 信号及其输出电压 V0 均要发生变化。传感器输出电压 V0 随检测元件 Rt 环境温度变化的关系称温度传感器的电压—温度特性。为了定量分析这 一特征，可利用电路理论中的戴维南定理把图 1a 示的电路等效变换成图 1b 示的电路，在图 1b 中：
图1
电路原理图及其等效电路
（2） 它们均与温度有关，而
（3） 与温度无关。根据电路理论中的叠加原理，差分运算放大器输出电压 V0 可表示为：
（4）
半导体热敏电阻特性研究的实验 实验目的 研究热敏电阻的温度特性 实验仪器 BR-1半导体热敏电阻测试仪，电阻箱，热敏电阻，温度计，加热器等。 实验原理 热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体电阻。热敏电阻的基本特性是温度特性。实验表明，在一定的温度范围内，半导体的电阻率ρ和热力学温度T 之间的关系可表示为0b T a e ρ= ，式中0a 和b 为常量，其数值与材料的物理性质有关。热敏电阻的阻值， 根据欧姆定律可写成 0b b T T T l l R a e ae S S ρ === 式中l 为电极间的距离，S 为热敏电阻的横截面积，0 l a a S =，常量a ，b 可用实验的方 法求出。 将b T T R ae l =两侧取对数得，1ln ln T R a b T =+ 令1,ln ,ln T x y R A a T = ==，则有y A bx =+ 式中x ，y 可由测量值T 、T R 求出，利用n 组测量值，可用图解法、计算法求出参数A ，b 值，又可由A 求出a 值。 热敏电阻T R 在不同温度时的电阻值，可由惠斯通电桥测得。 实验内容 1．将电阻箱、热敏电阻分别接入R×36和R ｒ插孔中。 2．将测量的精测、粗测转换开关打向“粗测”，通、断转换开关打向“断”。 3．将电压调节旋钮逆时针调小。 4．电热杯中装入冷水（离杯口1.5cm ），将热敏电阻与温度计放入电热杯中。 5．电阻箱的阻值先放到2K 的位置上（25℃时热敏电阻的阻值）， 6．打开电源开关，指示灯亮，电压调为5V ～6V 。 7．测量的通、断转换开关打向“通”，调节电阻箱使检流计指针基本为零，再将粗测转换开关打向“精测”调节电阻箱使检流计指针不偏转。计下此时温度和热敏电阻的阻值，填入表格中。
用非平衡电桥研究热敏电阻 摘要：文本结合用非平衡电桥研究热敏电阻实例来探讨用origin 软件做数据处理的方法， 并分析其优势。 关键词：非平衡电桥，直线拟合 1 热敏电阻 热敏电阻是一种电阻值随其电阻体温度变化呈现显著变化的热敏感电阻。本实验所选择为负温度系数热敏电阻，它的电阻值随温度的升高而减少。其电阻温度特性的通用公式为： T B T Ae R = （1） 式中T 为热敏电阻所处环境的绝对温度值(单位，开尔文)，今为热敏电阻在温度T 时的电阻值，A 为常数，B 为与材料有关的常数。将式(l)两边取对数，可得: T B A R T +=ln ln （2） 由实验采集得到T R T -数据，描绘出T R T 1 - ln 的曲线图，由图像得出直线的斜率B ，截距A ln ，则可以将热敏电阻的参数表达式写出来。 2 平衡电桥 电桥是一种用比较法进行测量的仪器，由于它具有很高的测t 灵敏度和准确度，在电 测技术中有较为广泛的应用，不仅能测量多种电学量，如电阻、电感、电容、互感、频率及电介质、磁介质的特性;而且配适当的传感器，还能用来测量某些非电学量，如温度、湿度、压强、微小形变等。在“测量热敏电阻温度特性”实验中用平衡电桥来测量热敏电阻的阻值，其原理如下： 在不同温度下调节电阻3R 的大小，使检流计G 的示数为0，有平衡电桥的性质可知 1 2 3 R R R R x = .在实验时，调节1R 和2R 均为1000欧姆。则x R 的值即为3R 的值。 3 非平衡电桥原理
图1 非平衡电桥的原理图如图1所示。非平衡电桥在结构形式上与平衡电桥相似，但测量方法上有很大差别。非平衡电桥是使1R 2R 3R 保持不变，x R 变化时则检流计G 的示数g I 变化。再根据“g I 与x R 函数关系，通过测量g I 从而测得x R 。由于可以检测连续变化的g I ，从而可以检测连续变化的x R ，进而检测连续变化的非电量。 4 实验条件的确定 当电桥不平衡时，电流计有电流g I 流过，我们用支路电流法求出g I 与热敏电阻x R 的关系。桥路中电流计内阻g R ,桥臂电阻1R 2R 3R 和电源电动势E 为已知量，电源内阻可忽略不计。 根据基尔霍夫第一定律和基尔霍夫第二定律，通过一些列的计算可求得热敏电阻x R E R R R R R R R R R R R I R R R R R R R R R I E R R R g g g g g g x 113213132213232132)()(+++++++-= 5 用非平衡电桥测电阻的实例 已知：微安表量程Ig=100μA ，精度等级f=级，温度计的量程为100 t 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 Ig T 373 368 363 358 353 348 343 338 333 328 323 318 313 308 Rt 951 1032 1140 1255 1380 1541 1749 1985 2255 2527 2850 3660 3991 4398
半导体热敏电阻特性研究 【实验简介】 热敏电阻是由半导体材料制成的一种电阻对温度变化非常敏感的热敏元件，利用这一特性可以将它作为感温元件制成热敏电阻温度计、温度传感器，实现测温、控温等功能。热敏电阻作为感温元件具有灵敏度高、体积小、热惯性小等特点，在自动控温、测温等方面应用很广。热敏电阻的温度特性曲线是热敏电阻的基本特性，本实验主要测量负温度系数、正温度系数热敏电阻的温度特性曲线，了解其测温原理 实验原理 【实验目的】 1. 了解热敏电阻的温度特性及其测温、控温原理。 2. 测量热敏电阻的温度特性曲线。 3. 掌握作图法和最小二乘法（曲线拟合法）处理实验数据。 【预习思考题】 1. 负温度系数（NTC）热敏电阻的特性是什么？ 2. 怎样用电桥测电阻？ 3．如何用作图法和最小二乘法（曲线拟合法）处理实验数据？ 【实验仪器】 QJ-23型单臂电桥，DHT-2型热学实验仪。 【实验原理】 1. 热敏电阻温度特性 热敏电阻是其电阻值随温度显著变化的一种热敏元件，按照电阻随温度变化特性可以分为负温度系数热敏电阻（NTC）、正温度系数热敏电阻(PTC)、临界温度系数热敏电阻(CTC)。负温度系数热敏电阻其电阻随着温度的升高而降低，主要用于测温和控温；正温度系数热敏电阻其电阻在达到某一温度后随着温度的升高而升高，在这一温度之前有一很小的负温度系数，在某一温度范围内，其电阻值会产生急剧变化。适用于某些狭窄温度范围内的一些特殊应用；临界温度系数热敏电阻其电阻在达到临界温度点时急剧变化，主要用作开关。热敏电阻的电阻-温度特性曲线如图4.10.1所示。 图4.10.1 温度系数是反映热敏电阻对温度的敏感程度，是热敏电阻作为感温元件的一个重要参数，用表示，其定义为温度升高1oC，热敏电阻的相对变化量，即 （4.10.1） 2. NTC型热敏电阻温度特性及其温度系数测量 NTC半导体热敏电阻是由一些金属氧化物，如钴、锰、镍、铜等过渡金属的氧化物，采用不同比例的配方，经高温烧结而成，然后采用不同的封装形式制成珠状、片状、杠状、垫圈状等各种形状。由这类金属氧化物半导体制成的热敏电阻，具有很大的负温度系数。 实验证明：在一定温度范围内，负温度系数热敏电阻与温度之间的关系为 （4.10.2） T为热力学温度；为温度为T时的阻值；B为由材料性质决定的常数；A为与材料性质和电阻几何尺寸有关的常数 根据热敏电阻温度系数的定义，NTC型热敏电阻温度系数为 （4.10.3）
NTC热敏电阻的基本特性 NTC热敏电阻是指具有负温度系数的热敏电阻。是使用单一高纯度材料、具有接近理论密度结构的高性能陶瓷。因此，在实现小型化的同时，还具有电阻值、温度特性波动小、对各种温度变化响应快的特点，可进行高灵敏度、高精度的检测。本公司提供各种形状、特性的小型、高可靠性产品，可满足广大客户的应用需求。 电阻－温度特性 热敏电阻的电阻－温度特性可近似地用式1表示。 (式1) R=R0 exp {B(1/T-1/T0)} R: 温度T(K)时的电阻值 Ro:温度T0(K)时的电阻值 B: B 值 *T(K)= t(oC)+273.15 exp:指数函数，e(无理数)=2.71828；exp {B(1/T-1/T0)} 指e 的{B(1/T-1/T0)} 次方。 但实际上，热敏电阻的B值并非是恒定的，其变化大小因材料构成而异，最大甚至可达5K/°C。因此在较大的温度范围内应用式1时，将与实测值之间存在一定误差。 此处，若将式1中的B值用式2所示的作为温度的函数计算时，则可降低与实测值之间的误差，可认为近似相等。 (式2) B T=CT2+DT+E 上式中，C、D、E为常数。 另外，因生产条件不同造成的B值的波动会引起常数E发生变化，但常数C、D 不变。因此，在探讨B值的波动量时，只需考虑常数E即可。 ?常数C、D、E的计算 常数C、D、E可由4点的(温度、电阻值)数据 (T0, R0). (T1, R1). (T2, R2) and (T3, R3)，通过式3～6计算。 首先由式样3根据T0和T1,T2,T3的电阻值求出B1,B2,B3,然后代入以下各式样。
?电阻值计算例 试根据电阻－温度特性表，求25°C时的电阻值为5(kΩ)，B值偏差为50(K)的热敏电阻在10°C～30°C 的电阻值。 ?步骤 (1) 根据电阻－温度特性表，求常数C、D、E。 T o=25+273.15 T1=10+273.15 T2=20+273.15 T3=30+273.15 (2) 代入B T=CT2+DT+E+50，求B T。 (3) 将数值代入R=5exp {(B T1/T-1/298.15)}，求R。 *T : 10+273.15～30+273.15 ?电阻－温度特性图如图1所示
四川理工学院实验报告 实验时间：2009年11月22日 实验名称：半导体热敏电阻特性研究成绩： 学号：08071010219 实验目的：班级：应物08级2班 姓名：刘春 测试一只负温度系数的热敏电阻的阻值随温度变化的特性并考虑在应用中如何作线性化处理加深对电场强度和电位概念的理解。 实验仪器： 直流稳压电源, 数字万用表, 加热用电阻丝, 铁架台, 支架, 连接导线等, 待测热敏电阻1只, 标准电阻一只。 实验原理： 热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体电阻，它具有许多独特的优点，如能测出温度的微小变化、能长期工作、体积小、结构简单等．它在自动化、遥控、无线电技术、测温技术等方面都有广泛的应用．
热敏电阻的基本特性是温度特性．在半导体中原子核对价电子的约束力要比金属中的大，因而自由载流子数较少，故半导体的电阻率较高而金属的电阻率很低，由于半导体中的载流子数目是随着温度升高而按指数激烈地增加，载流子的数目越多，导电能力越强、电阻率就越小，因此热敏电阻随着温度升高，它的电阻率将按指数规律迅速地减小．这和金属中自由电子导电恰好相反，金 属的电阻率是随温度上升而缓慢地增大的．图B.4.1是热敏电阻值和金属 铂电阻随温度而变化的特性曲线图．
由实验可知，当温度由0℃变到300℃时金属铂的电阻值总共变化1倍；而一般的热敏电阻值变化可达1000倍左右，所以半导体的电阻温度系数远远大于金属．实验表明，在一定的温度范围内，半导体的电阻率ρ和热力学温度T 之间的关系可用下式表示：b e a 0=ρ （1）式中0a 和b 为常量，其数值与材料的物理性质有关．热敏电阻的阻值，根 据电阻定律可成 T b b T ae S l e a S l R ===0ρ （2） 式中l 为电极间的距离，S 为热敏电阻的横截面积，S l a a 0=，常量a 、 b 在 可用实验的方法求出． 将式（2）两侧取对数，得 T b a R T 1 ln ln += （3） 令T x 1 =
实验六半导体热敏电阻特性的研究 实验目的 1．研究热敏电阻的温度特性。 2．进一步掌握惠斯通电桥的原理和应用。 实验仪器 箱式惠斯通电桥，控温仪，热敏电阻，直流电稳压电源等。 实验原理 半导体材料做成的热敏电阻是对温度变化表现出非常敏感的电阻元件，它能测量出温度的微小变化，并且体积小，工作稳定，结构简单。因此，它在测温技术、无线电技术、自动化和遥控等方面都有广泛的应用。 半导体热敏电阻的基本特性是它的温度特性，而这种特性又是与半导体材料的导电机制密切相关的。由于半导体中的载流子数目随温度升高而按指数规律迅速增加。温度越高，载流子的数目越多，导电能力越强，电阻率也就越小。因此热敏电阻随着温度的升高，它的电阻将按指数规律迅速减小。 实验表明，在一定温度范围内，半导体材料的电阻R T 和绝对温度T 的关系可表示为 b T ae R = （4－6－1） 其中常数a 不仅与半导体材料的性质而且与它的尺寸均有关系，而常数b 仅与材料的性质有关。常数a 、b 可通过实验方法测得。例如，在温度T 1时测得其电阻为R T 1 11b T ae R = （4－6－2） 在温度T 2时测得其阻值为R T 2
22b T ae R = （4－6－3）将以上两式相除，消去a 得 1 1(212 1T T b T T e R R ?= 再取对数，有 11(ln ln 2 121T T R R b T T ??= （4－6－4） 把由此得出的b 代入（4－6－2）或（4－6－3）式中，又可算出常数a ，由这种方法确定的常数a 和b 误差较大，为减少误差，常利用多个T 和R T 的组合测量值，通过作图的方法（或用回归法最好）来确定常数a 、b ，为此取（4－6－1）式两边的对数。变换成直线方程： T b a R T +=ln ln （4－6－5）或写作 BX A Y += （4－6－6）式中X b B a A R Y T , , ln , ln ====，然后取X 、Y 分别为横、纵坐标，对不同的温度T 测得对应的R T 值，经过变换后作X ～Y 曲线，它应当是一条截距为A 、斜率为B 的直线。根据斜率求出b ，又由截距可求出a ＝e A 。 确定了半导体材料的常数a 和b 后，便可计算出这种材料的激活能E ＝bK （K 为玻耳兹曼常数，其值见附录）以及它的电阻温度系数 %10012×?==T b dT dR R T T α （4－6－7）显然，半导体热敏电阻的温度系数是负的，并与温度有关。 热敏电阻在不同温度时的电阻值，可用惠斯通电桥测得。
半导体热敏电阻的电阻－温度特性 实验数据处理: 实验数据记录： t 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 R 500.7 419 355.5 304.5 263.5 224 193.4 167.3 145.4 128.5 112.4 99.8 88.2 t 85 R 79.3 实验数据的处理与分析： 数据表格： 在Excel中建立数据表格，将测量得到的原始数据填入表格中并计算相应的值。 1、lnRt-T关系曲线：
数据分析：理论上，该曲线方程为：Y=a+bx，实际做出来的曲线连线后接近一条直线，故实验数据符合实验要求。 2、R∞=0.0182Ω，B=2996.45，所以Rt=0.0182е∧（2996.45/T） ,按照该方程，由origin软件，得出Rt与T的关系曲线。 热敏电阻的Rt-T特性曲线： 分析：热敏电阻的温度会随着温度的增高而逐渐减小，起初，温度变化一点，热敏电阻的阻值会急剧减小，当温度升高到一定程度时，温度再增加，热敏电阻的阻值变化缓慢。 3、α=-B/(T*T)=-2996.45/(T*T) α-T的关系曲线图
分析与讨论：实验过程中，由于仿真实验考虑了电功率和散热因素，所以功劳过高责升温过快，来不及记录。功率过低则升温过慢，浪费不必要的时间，甚至达不到预定的温度。测量过程中多注意温度计读数并及时调节电桥让指针始终靠近零刻度线，以免电桥远离平衡来不及调节而错过。 问题与思考： 上图为金属电阻和热敏电阻（NTC）的电阻温度特性曲线，试比较两者的不同点。并说明常温下，哪种材料更适合制作测温和温控器件，为什么？
热敏电阻的温度特性 班级：电子12 学号：2110501038 姓名：张婷婷
一．实验目的 1.了解热敏电阻的电阻—温度特性及测温原理； 2.学习惠斯通电桥的原理及使用方法； 3.学习坐标变换、曲线改直的技巧。 二．实验原理 半导体热敏电阻的电阻—温度特性 热敏电阻的电阻值与温度的关系为： A，B是与半导体材料有关的常数，T为绝对温度，根据定义，电阻温度系数为： Rt是在温度为t时的电阻值。 惠斯通电桥的工作原理 如图所示：
四个电阻R 0，R 1，R 2，R x 组成一个四边形，即电桥的四个臂，其中R x 就是待测电阻。在四边形的一对对角A 和C 之间连接电源，而在另一对对角B 和D 之间接入检流计G 。当B 和D 两点电位相等时，G 中无电流通过，电桥便达到了平衡。平衡时必有R x = (R 1/R 2)·R 0，(R 1/R 2)和R 0都已知，R x 即可求出。 电桥灵敏度的定义为： 式中ΔR x 指的是在电桥平衡后R x 的微小改变量，Δn 越大，说明电桥灵敏度越高。
三.实验内容 求电桥灵敏度 从室温开始，每隔5°C测量一次R t，直到85°C。撤去电炉，使水慢慢冷却，测量降温过程中，各对应温度点的R t。 求升温和降温时的各R t的平均值，然后绘制出热敏电阻的R t-t特性曲线。求出t ＝50°C点的电阻温度系数。 作ln R t~ (R1/ T)曲线，确定式(R1)中常数A和B,再由（2）式求α (50°C时)。 四．实验仪器及其使用方法 1.直流单臂电桥 实验过程中要注意电池按钮和接通检流计按钮的使用，检流计按钮先使用粗，然后再使用细，不要两个按钮同时使用。实验完成后，一定要将电池按钮松开。 2.检流计 当电桥达到平衡时，检流中电流为零。在使用检流计时，要注意保护检流计，不要让大 电流通过检流计，实验中间要用"跃接"。 3.待测热敏电阻和温度计 4.调压器 控制加热电炉电压。实验开始时，加热电压不宜太高。因为实验过程中，既要观察温度的变化，又要调节电桥平衡，操作有一定难度。待操作熟练后，可适当加大电压，让温度升高的 快些。 五．实验数据及处理
热敏电阻温度特性及热敏电阻温度计的设计 热敏电阻是对温度变化表现出非常敏感的一种半导体电阻元件，它能测量出温度的微小变化，并且体积小，工作稳定，结构简单。因此，它在测温技术、无线电技术、自动化和遥控等方面都有广泛的应用。 利用热敏电阻作为感温元件，并且配有温度显示装置的温度仪表称为热敏电阻温度计。热敏电阻能把温度信号变成电信号，从而实现了非电量的测量。值得提出的是，电量测量是现代测量技术中最简便的测量技术，不仅测量装置简单、造价低、灵敏度高、而且容易实现自动化控制，是测量技术的一个重要的发展趋势。 【实验目的】 1．研究热敏电阻的温度特性 2．进一步掌握非平衡电桥电路原理及应用 3、了解负温度系数热敏电阻的温度特性 4、设计和安装一台热敏电阻温度计，并对这台温度计的测量误差进行测试和评价 【实验原理】 内容1 热敏电阻的温度特性 1、测量原理 热敏电阻的基本特性是它的温度特性，许多材料的电阻随温度的变化而发生变化，纯金属和许多合金的电阻随温度增加而增加，它们具有正的电阻温度系数。另外像炭、玻璃、硅和锗等材料的电阻随温度的增加而减小，具有负的电阻温度系数。在半导体中原子核对价电子的约束力要比金属中大，因而自由载流子数少，故半导体的电阻率较大而纯金属的电阻率较小。由于半导体中载流子数目是随着温度的升高而按指数规律急剧增加，载流子越多，导电能力越强，电阻率就越小，因此半导体热敏电阻的阻值随着温度的升高电阻率将按指数 规律减少。如温度由?-C 100变至?+C 400时，由铂丝材料制成的电阻，其阻值变化10倍 左右；而热敏电阻的阻值在上述温度变化相同的情况下变化可达到710倍。 实验表明，在一定温度范围内，半导体材料的电阻率ρ和绝对温度T 的关系可表示为： T b e a 0=ρ 其中0a 、b 为常数，仅与材料的物理性质有关。 由欧姆定律得热敏电阻的阻值： T b T b T ae S L e a S L R ===/0ρ （1） 上式中令S L a a 0= 、S 、L 分别为热敏电阻的横截面积和电极间的距离。 对式（1）取对数有：T b a R T +=ln ln 或写作BX A Y += (线性变化关系) 式中T X b B a A R Y T 1,,ln ,ln ====，改变被测样品的温度,分别测出不同的温度T 以及对应的T R 值，重复7—10次，可用图解法、计算法或最小二乘法求出A 、a 、b 值。 2、测量电路
非线性电阻特性研究(一) 【实验目的】 （1）了解并掌握基本电学仪器的使用。 （2）学习电学实验规程，掌握回路接线方法。 （3）学习测量条件的选择及系统误差的修正。 （4）探究发光二极管和热敏电阻在常温下的伏安特性曲线。 【实验仪器】 发光二极管（BT102）热敏电阻（根据实验室情况选择）滑动变阻器（0~100 Ω）定值电阻（400Ω）毫安表（0~50mA）微安表(0~50μA) 电压表（0~3v 0~6v）电源（10v）导线等 【实验原理】 （1）当一个元件两端加上电压，元件内有电流通过时，电压与电流之比称为该元件的电阻R（R=U/I）。若一个元件两端的电压与通过它的电流成比例，则伏安特性曲线为一条直线，这类元件称为线性元件。若元件两端的电压与通过它的电流不成比例，则伏安特性曲线不再是直线，而是一条曲线，这类元件称为非线性元件。 一般金属导体的电阻是线性电阻，它与外加电压的大小和方向无关，其伏安特性是一条直线（见图b）。从图上看出，直线通过一、三象限。它表明，当调换电阻两端电压的极性时，电流也换向，而电阻始终为一定值，等于直线斜率的倒数。 常用的晶体二极管是非线性电阻，其电阻值不仅与外加电压的大小有关，而且还与方向有关。 LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它属于固态光源，其基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用（如图一）。 常规的发光二极管芯片的结构如图二所示，主要分为衬底，外延层（图2中的N型氮化镓，铝镓铟磷有源区和P型氮化镓），透明接触层，P型与N型电极、钝化层几部分。 图3 发光二极管的工作原理 ） ） ）电 子 的 电 势 能 电 子 的 电 势 能
PTC热敏电阻工作原理 PTC热敏电阻（正温度系数热敏电阻）是一种具温度敏感性的半导体电阻，一旦超过一定的温度（居里温度）时，它的电阻值随着温度的升高几乎是呈阶跃式的增高．PTC热敏电阻本体温度的变化可以由流过PTC热敏电阻的电流来获得，也可以由外界输入热量或者这二者的叠加来获得． 陶瓷材料通常用作高电阻的优良绝缘体，而陶瓷PTC热敏电阻是以钛酸钡为基，掺杂其它的多晶陶瓷材料制造的，具有较低的电阻及半导特性．通过有目的的掺杂一种化学价较高的材料作为晶体的点阵元来达到的：在晶格中钡离子或钛酸盐离子的一部分被较高价的离子所替代，因而得到了一定数量产生导电性的自由电子． 对于PTC热敏电阻效应，也就是电阻值阶跃增高的原因，在于材料组织是由许多小的微晶构成的，在晶粒的界面上，即所谓的晶粒边界（晶界）上形成势垒，阻碍电子越界进入到相邻区域中去，因此而产生高的电阻．这种效应在温度低时被抵消：在晶界上高的介电常数和自发的极化强度在低温时阻碍了势垒的形成并使电子可以自由地流动．而这种效应在高温时，介电常数和极化强度大幅度地降低，导致势垒及电阻大幅度地增高，呈现出强烈的PTC效应． PTC是一种半导体发热陶瓷，当外界温度降低，PTC的电阻值随之减小，发热量反而会相应增加。 PTC 的工作原理PTC热敏电阻（正温度系数热敏电阻）是一种具温度敏感性的半导体电阻，一旦超过一定的温度（居里温度）时，它的电阻值随着温度的升高几乎是呈阶跃式的增高．PTC热敏电阻本体温度的变化可以由流过PTC热敏电阻的电流来获得，也可以由外界输入热量或者这二者的叠加来获得．陶瓷材料通常用作高电阻的优良绝缘体，而陶瓷PTC热敏电阻是以钛酸钡为基，掺杂其它的多晶陶瓷材料制造的，具有较低的电阻及半导特性．通过有目的的掺杂一种化学价较高的材料作为晶体的点阵元来达到的：在晶格中钡离子或钛酸盐离子的一部分被较高价的离子所替代，因而得到了一定数量产生导电性的自由电子．对于PTC热敏电阻效应，也就是电阻值阶跃增高的原因，在于材料组织是由许多小的微晶构成的，在晶粒的界面上，即所谓的晶粒边界（晶界）上形成势垒，阻碍电子越界进入到相邻区域中去，因此而产生高的电阻．这种效应在温度低时被抵消：在晶界上高的介电常数和自发的极化强度在低温时阻碍了势垒的形成并使电子可以自由地流动．而这种效应在高温时，介电常数和极化强度大幅度地降低，导致势垒及电阻大幅度地增高，呈现出强烈的PTC效应． PTC热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件．PTC 热敏电阻由半导体陶瓷材料组成，利用的原理是温度引起电阻变化．若电子和空穴的浓度分别为n、p，迁移率分别为μn、μp，则半导体的电导为：σ=q（nμn+pμp）因为n、p、μn、μp都是依赖温度T的函数，所以电导是温度的函数，因此可由测量电导而推算出温度的高低，并能做出电阻-温度特性曲线．这就是半导体热敏电阻的工作原理．热敏电阻包括正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）热敏电阻，以及临界温度热敏电阻（CTR）．它们的电阻-温度特性如图1所示．PTC热敏电阻的主要特点是：①灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10~100倍以上，能检测出10-6℃的温度变化；②工作温度范围宽，常温器件适用于- 55℃~315℃，高温器件适用温度高于315℃（目前最高可达到2000℃），低温器件适用于-273℃~55℃；③体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度；④使用方便，电阻值可在0．1~100kΩ间任意选择；⑤易加工成复杂的形状，可大批量生产；⑥稳定性好、过载能力强． PTC热敏电阻 PTC（Positive Temperature Coeff1Cient）是指在某一温度下电阻急剧增加、具有正温度系数的热敏电阻现象或材料，可专门用作恒定温度传感器．该材料是以BaTiO3或 SrTiO3或PbTiO3为主要成分的烧结体，其中掺入微量的Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La等氧化物进行原子价控制而使之半导化，常将这种半导体化的BaTiO3等材料简称为半导（体）瓷；同时还添加增大其正电阻温度系
实验2 用非平衡电桥研究热敏电阻的温度特性 【实验目的】 1． 掌握非平衡电桥的工作原理。 2． 了解金属导体的电阻随温度变化的规律。 3． 了解热敏电阻的电阻值与温度的关系。 4． 学习用非平衡电桥测定电阻温度系数的方法。 【仪器用具】 FB203型多档恒流智能控温实验仪、QJ23直流电阻电桥、YB2811 LCR 数字电桥、MS8050数字表。 【原理概述】 1． 金属导体电阻 金属导体的电阻随温度的升高而增加，电阻值t R 与温度t 间的关系常用以下经验公式表示： )1(320 ++++=ct bt t R R t α （1） 式中t R 是温度为t 时的电阻，0R 为00=t C 时的电阻，c b ,,α为常系数。 在很多情况下，可只取前三项： )1(20bt t R R t ++=α （2） 因为常数b 比α小很多，在不太大的温度范围内，b 可以略去，于是上式可近似写成： )1(0t R R t α+= （3） 式中α称为该金属电阻的温度系数。 严格地说，α与温度有关，但在C 100~C 000范围内，α的变化很小，可看作不变。利用电阻与温度的这种关系可做成电阻温度计，例如铂电阻温度计等，把温度的测量转换成电阻的测量，既方便又准确，在实际中有广泛的应用。 通过实验测得金属的t R t ~关系曲线（图1）近似为一条直线，斜率为α0R ，截距为0R 。 根据金属导体的t R ~曲线，可求得该导体的电阻温度系数。方法是从曲线上任取相距较远的两
点（11,R t ）及(22,R t )，根据（3）式有： 1 2212．半导体热敏电阻 热敏电阻由半导体材料制成，是一种敏感元件。其特点是在一定的温度范围内，它的电阻率T ρ随温度T 的变化而显著地变化，因而能直接将温度的变化转换为电量的变化。一般半导体热敏电阻随温度升高电阻率下降，称为负温度系数热敏电阻（简称“NTC ”元件），其电阻率T ρ随热力学温度T 的关系为 T B T e A /0=ρ （5） 式中0A 与B 为常数，由材料的物理性质决定。 也有些半导体热敏电阻，例如钛酸钡掺入微量稀土元素，采用陶瓷制造工艺烧结而成的热敏电阻在温度升高到某特定范围（居里点）时，电阻率会急剧上升，称为正温度系数热敏电阻（简称“PTC ”元件）。其电阻率的温度特性为： T B T e A ?'=ρρ （6） 式中A '、ρB 为常数，由材料物理性质决定。
航:OLS > 实验首页> 综合设计性物理实验> 实验三温度传感器特性研究 .::实验预习::. 【实验目的】 1．了解几种常用的接触式温度传感器的原理及其应用范围； 2．测量这些温度传感器的特征物理量随温度的变化曲线． 【实验原理】 1．铂电阻 导体的电阻值随温度变化而改变，通过测量其电阻值推算出被测环境的温度，利用此原理构成的传感器就是热电阻温度传感器．能够用于制作热电阻的金属材料必须具备以下特性：（1）电阻温度系数要尽可能大和稳定，电阻值与温度之间应具有良好的线性关系；（2）电阻率高，热容量小，反应速度快；（3）材料的复现性和工艺性好，价格低；（4）在测量范围内物理和化学性质稳定.目前，在工业中应用最广的材料是铂和铜. 铂电阻与温度之间的关系，在0～630.74 o C范围内可用下式表示 (1) 在－200～0 o C的温度范围内为 (2)
式中，R0和RT分别为在0 o C和温度T时铂电阻的电阻值，A、B、C为温度系数，由实验确定，A = 3.90802×10－３o C－１，B = －5.80195×10－７o C－２，C = －4.27350×10－１２o C－４．由式（1）和式（2）可见，要确定电阻RT 与温度T的关系，首先要确定R0的数值，R0值不同时，RT 与T的关系不同．目前国内统一设计的一般工业用标准铂电阻R0值有100Ω和500Ω两种，并将电阻值RT 与温度T的相应关系统一列成表格，称其为铂电阻的分度表，分度号分别用Pt100和Pt500表示． 铂电阻在常用的热电阻中准确度最高，国际温标ITS－90中还规定，将具有特殊构造的铂电阻作为13.5033 K～961.78 o C标准温度计来使用．铂电阻广泛用于－200～850 o C范围内的温度测量，工业中通常在600 o C以下． 2.半导体热敏电阻 热敏电阻是其电阻值随温度显著变化的一种热敏元件．热敏电阻按其电阻随温度变化的典型特性可分为三类，即负温度系数（NTC）热敏电阻，正温度系数（PTC）热敏电阻和临界温度电阻器（CTR）．PTC和CTR型热敏电阻在某些温度范围内，其电阻值会产生急剧变化，适用于某些狭窄温度范围内一些特殊应用，而NTC热敏电阻可用于较宽温度范围的测量．热敏电阻的电阻－温度特性曲线如图1所示．