半导体热敏电阻仿真

∞ 半导体热敏‎电阻的电阻‎—温度特性实验原理1. 半导体热敏‎电阻的电阻‎—温度特性某些金属氧‎化物半导体‎（如：Fe3O4‎、MgCr2‎O 4 等）的电阻与温‎度的关系满‎足式（1）：B R = R e T （1） T ∞式中 R T 是温度为T ‎ 时的热敏电‎阻阻值，R ∞ 是T 趋于无穷时‎热敏电阻的‎阻值阻的材料常‎数，T 为热力学温‎度。

①，B 是热敏电热敏电阻对‎温度变化反‎应的灵敏度‎一般由电阻‎温度系数α‎来表示。

根据定义，电阻温 度系数可由‎式（2）来决定：α = 1 R T dR TdT （2）由于这类热‎敏电阻的α‎ 值为负，因此被称为‎负温度系数‎（NTC ）热敏电阻，这也是最 常见的一类‎热敏电阻。

2. 惠斯通电桥‎的工作原理‎半导体热敏‎电阻的工作‎阻值范围一‎般在 1~106Ω，需要较精确‎测量时常用‎电桥法，惠斯 通电桥是一‎种应用很广‎泛的仪器。

惠斯通电桥‎的原理如图‎ 1 所示。

四个电阻 R 0 、R 1 、R 2 和 R x 组成一个四‎边形，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 两点电势相‎等时，G 中无电流通‎过，电桥便达到‎了平衡。

平衡时必CR b 图 1 惠斯通电桥‎原理图 图 2 惠斯通电桥‎面板图① 由于(1)式只在某一‎温度范围内‎才适用，所以更确切‎的说 R 仅是公式的‎一个系数，而并非实际‎ T 趋于无穷时热敏电‎阻的阻值。

R R 1 有 R x = R 2 R 1 R 0 ， 2 和 R 0 都已知， R x 即可求出。

R 0 为标准可变‎电阻，由有四个旋‎钮的电R 阻箱组成，最小改变量‎为 1Ω。

1 R2 称电桥的比‎率臂，由一个旋钮‎调节，它采用十进‎制固定值，共分 0.001，0.01，0.1，1，10，100，1000 七挡。

半导体热敏电阻温度曲线的Matlab曲线拟合作者：董庆瑞来源：《教育教学论坛》2019年第37期摘要：为了便于快速地找到适用的曲线拟合方法，以半导体热敏电阻实验中温度曲线的曲线拟合为例，全面地总结了利用Matlab程序进行曲线拟合的基本理论和具体方法，演示了lsqcurvefit、nlinfit和fit三个非线性拟合指令的具体程序格式与操作步骤。

这些Matlab指令程序可以有效地应对实验数据处理中各种复杂的曲线拟合问题。

关键词：曲线拟合;Matlab;非线性拟合;最小二乘法中图分类号：G642.0; ; ;文献标志码：A; ; ;文章编号：1674-9324（2019）37-0066-03在实验数据处理过程中，经常需要选择曲线类型来拟合原始数据，并以所得曲线方程来反映变量间的函数关系[1]。

随着计算机性能的提高和数值计算方法的发展，计算机软件在实验数据曲线拟合工作中发挥了越来越大的作用。

目前利用计算机数值计算进行曲线拟合是实验数据曲线拟合工作的必然选择。

虽然计算机语言或曲线拟合软件在实验数据的曲线拟合过程中得到了广泛运用，但对其具体操作知识的系统总结却不全面。

本文以半导体热敏电阻实验中实验数据的曲线拟合为例，总结了各种Matlab拟合指令的具体用法。

一、半导体热敏电阻实验半导体材料具有显著的热电特性，半导体热敏电阻的温度系数为负值，近似满足下式：二、曲线拟合的理论方法函数近似通常采用两种方法：插值法和拟合法。

插值方法要求所求得的近似函数通过所有数据点，由于实验所给出的数据本身存在误差，因此要求插值曲线通过所有的插值点必定会使插值函数保留这个误差。

拟合方法并不要求拟合曲线必须通过所有的数据点，只要求拟合的近似函数能够反映实验数据的整体趋势，并使拟合数据整体的误差最小。

2.多项式拟合。

曲线拟合中的多项式拟合属于线性最小二乘问题，关键步骤是求解联立线性方程组，具体数学理论推导可参看相关文献[2]。

在实际物理问题中，这些方程组是无解的，但可以通过数值计算方法获得其近似解。

多晶半导体热敏电阻多晶半导体热敏电阻，顾名思义，是一种基于多晶半导体材料的热敏电阻。

热敏电阻是一种电阻值随着温度变化而变化的电阻器件，其主要原理是利用材料的温度敏感特性来实现温度的测量。

多晶半导体热敏电阻的工作原理是基于材料的电阻随温度的变化规律。

在室温下，多晶半导体材料的电阻较高，随着温度的升高，电阻值会逐渐下降。

这是因为随着温度的升高，材料中的载流子浓度增加，电阻减小。

相反，在低温下，材料的电阻值较高，因为载流子浓度较低。

多晶半导体热敏电阻的特点在于其温度系数较大。

温度系数是指电阻值随温度变化的速率，通常用温度系数的绝对值来表示。

多晶半导体热敏电阻的温度系数一般在3000-5000 ppm/℃之间，远高于金属电阻的温度系数。

这意味着多晶半导体热敏电阻对温度的变化更加敏感，能够提供更准确的温度测量。

多晶半导体热敏电阻的应用十分广泛。

首先，它常用于温度测量领域。

通过测量电阻值的变化，可以得到物体的温度信息。

多晶半导体热敏电阻的灵敏度高，响应速度快，因此在工业自动化、环境监测等领域得到广泛应用。

其次，多晶半导体热敏电阻还可用于温度补偿电路。

由于其温度系数较大，可以通过与其他电阻器件组成电路，实现对温度变化的补偿，提高电路的稳定性和精度。

多晶半导体热敏电阻的制备主要通过选择合适的半导体材料，并进行特定的工艺处理来实现。

常用的多晶半导体材料有氧化锌、氧化镁、氧化铜等。

制备过程中，需要控制材料的晶粒大小和分布，以及材料的纯度和结晶度，以确保电阻值的稳定性和可靠性。

多晶半导体热敏电阻是一种基于多晶半导体材料的热敏电阻器件，利用材料的电阻随温度变化的特性来实现温度的测量。

其具有温度系数较大、灵敏度高等特点，广泛应用于温度测量和温度补偿电路中。

通过选择合适的材料和制备工艺，可以实现多晶半导体热敏电阻的稳定性和可靠性。

随着科技的发展，多晶半导体热敏电阻有望在更多领域发挥重要作用。

半导体热敏电阻特性研究实验报告半导体热敏电阻特性研究实验报告引言：半导体热敏电阻是一种基于半导体材料的温度敏感性元件，其电阻值随温度的变化而变化。

本实验旨在研究半导体热敏电阻的特性，并探索其在温度测量和控制中的应用。

实验一：热敏电阻与温度关系的测量在本实验中，我们选择了一种常见的热敏电阻材料，并使用了恒流源和数字温度计来测量其电阻值与温度之间的关系。

首先，我们将热敏电阻与恒流源相连，并将电流保持在恒定值。

然后，我们使用数字温度计测量不同温度下的电阻值。

通过多次测量，我们得到了一组电阻-温度数据。

根据实验数据，我们绘制了电阻-温度曲线。

结果显示，热敏电阻的电阻值随温度的升高而下降，呈现出明显的负温度系数特性。

这意味着热敏电阻在高温下具有较低的电阻值，在低温下具有较高的电阻值。

实验二：热敏电阻在温度测量中的应用在实验一的基础上，我们进一步探索了热敏电阻在温度测量中的应用。

我们设计了一个简单的温度测量电路，将热敏电阻与电压源和电压测量仪相连。

通过测量电压测量仪的输出电压，我们可以间接地推算出热敏电阻的电阻值，从而得知温度。

实验结果表明，该方法能够较准确地测量温度，且具有较高的灵敏度和稳定性。

实验三：热敏电阻在温度控制中的应用除了温度测量，热敏电阻还可以应用于温度控制。

我们设计了一个简单的温度控制电路，其中包括热敏电阻、比较器和加热元件。

当温度超过设定阈值时，热敏电阻的电阻值会下降，导致比较器输出高电平信号，进而控制加热元件的工作。

当温度降低到设定阈值以下时，热敏电阻的电阻值上升，比较器输出低电平信号，停止加热。

实验结果表明，该温度控制电路能够实现对温度的自动控制，具有较高的精度和稳定性。

这种基于热敏电阻的温度控制方法在实际应用中具有广泛的潜力。

结论：通过本次实验，我们研究了半导体热敏电阻的特性，并探索了其在温度测量和控制中的应用。

实验结果表明，热敏电阻具有良好的温度敏感性能，可广泛应用于各种温度相关的领域。

半导体热敏电阻特性研究实验报告大学热敏电阻实验报告大学热敏电阻实验报告摘要：热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体电阻，具有许多独特的优点和用途，在自动控制、无线电子技术、遥控技术及测温技术等方面有着广泛的应用。

本实验通过用电桥法来研究热敏电阻的电阻温度特性，加深对热敏电阻的电阻温度特性的了解。

关键词：热敏电阻、非平衡直流电桥、电阻温度特性1、引言热敏电阻是根据半导体材料的电导率与温度有很强的依赖关系而制成的一种器件，其电阻温度系数一般为（-0.003~+0.6）℃-1。

因此，热敏电阻一般可以分为:Ⅰ、负电阻温度系数（简称NTC）的热敏电阻元件常由一些过渡金属氧化物（主要用铜、镍、钴、镉等氧化物）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成的，近年还有单晶半导体等材料制成。

国产的主要是指MF91~MF96型半导体热敏电阻。

由于组成这类热敏电阻的上述过渡金属氧化物在室温范围内基本已全部电离，即载流子浓度基本上与温度无关，因此这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要考虑迁移率与温度的关系，随着温度的升高，迁移率增加，电阻率下降。

大多应用于测温控温技术，还可以制成流量计、功率计等。

Ⅱ、正电阻温度系数（简称PTC）的热敏电阻元件常用钛酸钡材料添加微量的钛、钡等或稀土元素采用陶瓷工艺，高温烧制而成。

这类热敏电阻的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可以忽略。

载流子数目随温度的升高呈指数增加，载流子数目越多，电阻率越小。

应用广泛，除测温、控温，在电子线路中作温度补偿外，还制成各类加热器，如电吹风等。

2、实验装置及原理【实验装置】FQJ—Ⅱ型教学用非平衡直流电桥，FQJ非平衡电桥加热实验装置（加热炉内置MF51型半导体热敏电阻（2.7kΩ）以及控温用的温度传感器），连接线若干。

【实验原理】根据半导体理论，一般半导体材料的电阻率和绝对温度之间的关系为（1—1）式中a与b对于同一种半导体材料为常量，其数值与材料的物理性质有关。

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。

预习要求
1. 2. 3.
4.
签到 打开预习报告，以备老师检查 打开电脑，但不要操作任何软件，不要 干与实验无关的事情 认真听见，积极思考，回答老师提问， 有预习分哦
半导体热敏电阻的电阻-温度特性
马亮 东南大学物理系
一、惠特斯电桥原理
电桥平衡：
R1/Rx=R2/R0
RX =
R1 R0 R2
R1/R2 比率臂，倍率 外接电流计
在弹出的对话框中选择function或者在工具栏选择自定义函数解析式指定自变量范围注意实验中的温度范围rt曲线点击rescale才会出现曲线如前修改坐标轴名称修改曲线名称导出图像保存alphat曲线同样的我们也可以自定义得到alphat曲线修改图像到处保存要求不得抄袭数据如有发现抄袭和被抄袭者成绩记零分处理原始数据测量完毕需让我检查签字没有签字的数据一律无效数据可记录在实验报告上也可在execl表格中整理打印贴在实验报告中的相应位置3幅图像需打印可贴到word中打印裁剪至和实验报告一样大小贴在报告中实验完成离开时需关闭电脑清理桌面放好凳子方可离开这部分计入实验操作分哦离开时记得再次刷卡实验报告需在一周内完成并投入报告箱中逾期者后果自负请注意经常查看物理实验中心的留言栏
-3
注意事项： 1.摄氏度与热力学问题的转化：T=t+273.2K 2.有效数字及有效数字的运算。对数函数运算的尾数取与真数相同的位数 3.Execl表格中有效数字的显示 4.1/T的大小(扩大1000倍)
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实验半导体热敏电阻特性的研究
半导体热敏电阻是一种用于测量温度变化的电子元件，其电阻值会随着温度的变化而
发生改变。

因此，研究其特性对于热敏测温技术的应用以及半导体材料的研究都具有重要
意义。

本文对半导体热敏电阻特性进行了实验研究。

实验使用了一块样品，通过搭建电路系
统测量了其在不同温度下的电阻变化以及热敏电压的变化。

实验中控制了样品的温度变化，得到了一系列数据，进一步分析和研究了半导体热敏电阻的特性。

实验结果表明，当样品温度升高时，其电阻值呈现出单调递减的趋势。

相应地，热敏
电压也呈现出单调递减的趋势。

同时，研究还发现，样品的电阻值变化与温度之间存在着
一种明显的非线性关系。

当温度较低时，电阻的变化比较缓慢；而随着温度升高，电阻值
的变化速率则逐渐加快，最终呈现出了急剧下降的趋势。

通过对实验结果的进一步分析，我们得出了如下结论：半导体热敏电阻的特性主要受
到两个因素的影响，即样品的温度以及载流子浓度。

当样品温度升高时，载流子的浓度也
会随之上升，这将导致电阻值的降低。

此外，半导体热敏电阻的特性还受到其他因素的影响，例如半导体材料的化学成分、掺杂方式以及结构等因素都可能对其特性产生影响。

综上所述，本文通过实验研究了半导体热敏电阻的特性。

实验结果显示，其电阻值与
温度之间存在着非线性关系。

这项研究对于半导体材料的应用以及热敏测温技术的发展都
具有一定的借鉴意义。

未来，我们可以在此基础上进一步探索该元件的特性，并拓展其在
实际应用中的应用范围。

FB203A型半导体热敏电阻特性研究试验仪（自组 惠斯登电桥电阻箱）1台
正（或负）温度系数（PTC或NTC）热敏电阻1付
专用连接线若干
惠斯登电桥电阻箱
热敏电阻
半导体热敏电阻的特性研究
半导体热敏电阻 特性研究试验仪 电源 检流 控温 测温
半导体热敏电阻的特性研究
【实验内容与步骤】
1. 利用实验 装置提供的元 器件，按图自 行组装惠斯登 电桥。
表1 （PTC或NTC）数据记录 室温 ℃ Kr =
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 … t(℃) 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 …
T(K)
…
1/T
…
R3
…
Rx=RT
…
lnRT
…
【注意事项】
半导体热敏电阻的特性研究
1.使用电桥时，应避免将R1、 R2、 R3同时调到零 值附近测量，这样可能会出现较大的工作电流， 测量精度也会下降。
t/℃
RT/Ω
半导体热敏电阻的特性研究
负温度系数（NTC）热敏电阻的 温度特性RT ～t 参考曲线
3000
2500
2000
1500
1000
500
0 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
t/℃
RT/Ω
半导体热敏电阻的特性研究
【实验报告的要求】
1．实验名称 2．实验仪器 3．实验目的 4．实验原理及所采用的实验方法 5．实验内容 6．数据处理
长线
半导体热敏电阻的特性研究 长线
半导体热敏电阻的特性研究
2. 把热敏电 阻传感器插入 加热井中，测 量时把选中的 热敏电阻的引 线接到电桥中 （Rx）。

（4） 则 ，方 程 式 （2）、（3）分 别 变 换 为
（5）
基金项目：2017 年福建省教育厅中青年教师教育科研项目（项目编号：JAT170956）
2018 年第 11 期 福 建 电 脑 ·27·
F福 建 电 脑 UJIAN COMPUTER
（6）
对于 Steinhart-Hart 方程， 用最小二乘法求系数 C1、C2、C3、 C4 时 ， 可 以 利 用 Simulink 中 的 Least Squares Polynomial Fit 模 块 。 该 模 块 有 1 个 input、1 个 output 和 2 个 parameters。 将 Steinhart-Hart 方程的结 果 y，即 1/T，作 为 Least Squares Polyno鄄 mial Fit 模块的 1 个 input；模块的 1 个 output 就是 4 个系 数 C1、 C2、C3、C4； 模 块 的 2 个 parameters 一 个 是 Control Points （X）， 用 的是方程中的 x，即 lnR；另 一 个 是 Polynomial order（N），在 这 里 取 N=3， 即方程式的最高阶数。 4 个系数的推算程序如图 2 所 示。
DOI:10.16707/ki.fjpc.2018.11.012
F福 建 电 脑 UJIAN COMPUTER
基于 Simulink 的 NTC 热敏电阻的建模与仿真
王秋霞
（福建船政交通职业学院 机械工程系 福建 福州 350007）
【摘 要】鉴于 NTC 热敏电阻在电控系统中的广泛应用，为了便于实现半实物仿真，针对 NTC 热敏电阻的电阻-温 度（RT-T）特性，以 Simulink 为 建 模 仿 真 平 台 ，借 助 于 经 典 的 Steinhart-Hart 数 学 模 型 ，分 析 了 NTC 热 敏 电 阻 的 建 模 与 仿真方法，给出了流程图，建立了 Simulink 模型。最后，以实际 NTC 热敏电阻为验证对象，对实测值和计算值进行了误差 分析，验证了模型和仿真的正确性。

半导体热敏电阻的电阻—温度特性实验原理 1. 半导体热敏电阻的电阻—温度特性：某些金属氧化物半导体（如：Fe3O4、MgCr2O4 等）的电阻与温度的关系满足式（1）RT = R∞ eB T（1）式中 RT 是温度为 T 时的热敏电阻阻值，R∞ 是 T 趋于无穷时热敏电阻的阻值①，B 是热敏电阻的材料常数， T 为热力学温度。

热敏电阻对温度变化反应的灵敏度一般由电阻温度系数α来表示。

根据定义，电阻温度系数可由式（2）来决定：α=1 dRT RT dT（2）由于这类热敏电阻的α值为负，因此被称为负温度系数（NTC）热敏电阻，这也是最常见的一类热敏电阻。

2. 惠斯通电桥的工作原理半导体热敏电阻的工作阻值范围一般在 1~106Ω，需要较精确测量时常用电桥法，惠斯通电桥是一种应用很广泛的仪器。

惠斯通电桥的原理如图 1 所示。

四个电阻 R0 、 R1 、R2 和 R x 组成一个四边形，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 两点电势相等时，G 中无电流通过，电桥便达到了平衡。

平衡时必D R1 RxSGAGCR2 R B ER0Sb图 1 惠斯通电桥原理图图 2 惠斯通电桥面板图①由于(1)式只在某一温度范围内才适用，所以更确切的说R∞ 仅是公式的一个系数，而并非实际 T 趋于无穷时热敏电阻的阻值。

有 Rx =R1 R R0 ， 1 和 R0 都已知， R x 即可求出。

R0 为标准可变电阻，由有四个旋钮的电 R2 R2阻箱组成，最小改变量为 1Ω。

R1 称电桥的比率臂，由一个旋钮调节，它采用十进制固定 R2值，共分 0.001，0.01，0.1，1，10，100，1000 七挡。

测量时应选择合适的挡位，保证测量值有 4 位有效数。

电桥一般自带检流计，如图 2 所示，如果有特殊的精度要求也可外接检流计，本实验采用外接的检流计来判断电桥的平衡。

热敏电阻实验报告实验步骤: 学生实验报告 1、按照实验要求正确连接导线2、温度从20度升至85度，记录数据，降温从85度降至20度，记录数据3、找出某一个热敏电阻的阻值随温度变化的关系。

(即不同温度时热敏电阻的阻值，课程名称: 教师: 实验室名称: 绘出 t-Rt曲线)教学单位: 专业: 班级: 温度t 由温度计测出姓名: 学号: 实验日期: 电阻值由惠斯通电桥测出dRdR10tC时斜率,代入公式,计算出热敏电阻的4、在特性曲线上，求出T=50,,实验成绩: 批阅教师: 日期: dRdttt温度系数。

一、实验项目名称:热敏电阻温度特性实验二、实验目的:1、学习用惠斯通电桥测量电阻;2、了解热敏电阻的电阻温度特性，掌握其测定方法。

三、实验设备及配套软件:热敏电阻、惠斯通电桥、检流计、稳压电源、功率调节器、电炉、水银温度计、烧杯、蒸馏水四、实验内容:实验原理实验注意事项热敏电阻是用半导体的氧化物制成的，一般用和，也就是说热敏电阻FeOMgCrO1. 由于仿真程序考虑了热传导的滞后性，开始试验后，请勿随意开关电驴，否则将导3424致像真实情况一样的电驴温度难以把握。

是半导体，非线性电阻元件。

2. 由于仿真程序考虑了电功率和散热因素。

因此，功率过高则升温过速，来不及记录半导体的一个重要特点就是:当温度高时，其阻值急剧减小。

这一点和金属很不相同。

数据;功率过低则升温过慢，浪费时间，甚至可能打不到预定温度。

建议:升温时当温度增加时，金属的阻值不是减小，而是增大。

并且随温度变化的很小。

例如，当温度逐步(按真实情况)提高功率，降温时反之。

升高时，铜的电阻增加0.4%，而半导体的阻值却要减小3%~6%。

可见半导体阻值随温度3. 由于实验要求记录特定温度下的实验数据，所以要多注意温度计读书，以免错过机变化的反应要灵敏的多。

而且，大多数的热敏电阻有着负的温度系数。

会。

建议把温度计窗口一直打开，并及时调节电桥，以免电桥远离平衡，到时来不1dR及调节。

半导体热敏电阻特性研究的实验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 Ta eρ= ，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 bTTT l l R a eaeS Sρ===式中l 为电极间的距离，S 为热敏电阻的横截⾯积，0l a a S=，常量a ，b 可⽤实验的⽅法求出。

将bT 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。

8．加热电热杯，将温度每升⾼到5℃，按上述⽅法，将此时温度和热敏电阻的阻值，填⼊表格中，直⾄温度100℃为⽌。

9．实验完后，停⽌加热，关闭电源。

10．绘制测定热敏电阻的温度特性曲线。

平衡 将受 到破 坏 ， 安计 中将 会 有 电流通 微
过 。若 电桥 电压 、 安 计 的 阻 见 、 微 电桥 各臂 电 阻 尺 、 Ｒ 。 Ｒ 、 ，固定 ， 则可 以根 据微 安 计 的 读 数 的 大小 订 出 ， 根 据 再 图３ 试验电 路示意图
利 用温 度进 行测 量 。真正 把温 度 变成 电 信 号 的传 感 器 是 １２ ８ １年 由德 国物 理学 家赛 贝 发 明 的 ， 就是 后来 的热 电偶 传感器 。在温度 不 太 低 或不 太 高 （ 这 如从 一２ ￣ ０Ｃ到几 百 度 ） 的情
况 下通 常可 以用水 银 温度计 来 测 一定 的温 度… 。 由 于生 产 和 科 学 实验 的发 展 ， 要 精 需
验 ， 到 了半 导 体 温度 计温 度一 电 流 曲 线 。 得
关键词
中 图 分 类 号 ：Ｐ９ ． Ｔ ３ １９
１ 引 言
温度 是一 个基 本 的物理量 ， 自然界 中 的一 切过 程 无 不 与 温度 密 切 相关 ， 温度 与 科研 、 生产 、 人们 的 生活 、 物 生 长有 密 切 的关 系 ， 境 的 温 度具 有 与环 境 温度 同 等重 要 意 义 。 植 环
密 和快速 的 温度 测量 ， 因而 就需要灵 敏 度较 高 的温度 计 。现 在 已有 各种用 途 的温度 计 ， 半 导体 温 度计 就是其 中的一种 。本 实验 的 目的是 了解半 导体 温 度计 的基本原 理 并设计 半 导
体 温 度计 与 非平衡 电桥 的工作 原理 及其 在非 电量 电测 量 中 的应 用 。
２ 实 验 原 理
热 敏 电阻 由半导 体材 料制成 ， 基本 特性是 温 度特 性 。它对 温度 的变 化 十分敏感 ， 其 当 温 度变 化 为 １ 时 ， 属材料 的 电阻值 仅 变 化 ０ ４ ， 热敏 电阻值 变化 可 达 ３ 度 金 ．％ 而 ％ ６ ％。

（ ） 据测 量 ． ２数 单击 此 项按 钮 ， 现如 图 ２所 示 界 面 出
（ 此界 面 的实验 组 别 为 １ ） 界 面上标 有“ １ ” “ ～４ ， 第 组 、第
№ ．１
・
陕 西科 技 大学 学 报
Ｊ ０ＵＲＮＡｌ ＯＦ Ｓ ＨＡＡＮＸＩＵ ＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ ＣＩ Ｉ ＯＦ Ｓ ＥＮＣＥ ＆ ＴＥ ＣＨＮＯＩＯＧＹ
Ｆｅ ２ ０ ｂ． Ｏ１ Ｖ ｏｌ２８ ＿
１ ８・ ３
文 章 编 号 ：０ ０ ５ １ （ ０ ０ ０ — １ ８０ １ ０ — ８ １ ２ １ ） １０ ３ —４
仿 真 实验 可 以 验 证 半 导 体 热 敏 电 阻 的 电 阻一 度 关 系是 非 线 性 的 指 数 关 系． 温

关键词 ： 热敏 电 阻；温度 特性 ；计 算机仿 真 中图法 分类 号 ： Ｐ ９ ． ； Ｎ３ Ｔ ３１ ９Ｔ ７ 文献标识 码 ： Ａ
Ｏ 引 言
负 温度 系数热 敏电 阻是根据 电阻 随温度 的变化 而显著 变化 的性 质 ， 由半 导体 材料制 成 的器件． 具有 它 许 多独 特的优 点 ， 如体 积小 、 结构 简单 、 热敏感 、 惯性小 、 对 热 电阻率大 、 能长 期工作 等 ， 工业 、 在 农业 、 医学 、 家电 、 信 、 通 自动化控 制等领 域 中得到 了广泛应 用． 内一 些研 究 者对 热 敏 电阻 的温 度特 性 也做 了一 定 的 国 研 究 ， 都是直 接做 实验 ， 但 比较繁 琐 ， 直 观 ， 不 且仅 在 实 验 数据 的处 理 方法 上 有 所 区别 ． 而笔 者 通 过实 验 室 团队 自编 的程序进 行 了计算 机仿真 ， 通过 虚拟 实验 的形 式对 负温 度 系数 热 敏 电阻 的温 度 特性 进行 了

ｍｏ ｄｅ ｌ ｅ ｓ ｔ ａ ｂｌ ｉ ｓ ｈｅ ｄ ｏｆ ｃ ｏｒ ｒ ｅ ｃ ｍｅ ｓ ｓ
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ： ＰＴＣ ； ＮＴＣ ； Ｔｅ ｍｐｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ ｃ ｏｎｔ ｒ ｏｌ ； Ｍ ｕｌ ｉｓ ｔ ｉ ｍ １ １
热敏 电 阻 器 是 以 过 渡 金 属 氧 化 物 为 主 要材 料经 高温 烧 结而成 的 半导体 陶 瓷组件 ，
ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｉ ｔ ｃ ｓ ，ｄ ｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂ ｅ ｓ ｈ ａ ｓ ｓ ｅ ｔ Ｐ Ｔ Ｃ ａ ｎ ｄ ＮＴＣ ｏ ｆ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ ａ ｐ ｐ ｒ ｏ ｘ ｉ ｍａ ｔ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｍｅ ｈｏ ｔ ｄ，ｗｉ ｌ ｌ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｉ ｓ ｍ ｔ ｏ ｒ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ｈ ｏ ｅｄ ｆ ｏ ｒ ｓ ｍａ ｌ ｌ ｒ ｅ ｆ ｒ ｉ ｇ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｏ ｆ ｒ ｅ ｆ ｒ ｉ ｇ ｅ ｒ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ
Ｍ Ａ Ｙ ｉ ｎｇ
（ Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ．Ｇｕ ａ ｎ ｙｕ ｇ ａ ｎ ６ ２ ８ ０ ４ ０ 。Ｃｈ ｉ ｎ ａ）
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｎｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍ ｉ ｓ ｔ ｏ ｒ ｓ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ Ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｓ ｉ ｍ ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ ，ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ 曲ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ Ｍｕ ｌ ｉ ｔ ｓ ｉ ｍ １ １ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｓ ｌ ｉ ｂ ｒ ａ ｒ ｙ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｏ ｆ ｂ ａ ｓ ｉ ｃ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｃ ｏ ｍ ｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｓ ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ｅ ｄ ｈｅ ｔ ｒ ｍ ｉ ｓ ｔ ｏ ｒ ｏ ｆ

升高而减小。
可用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌等
本次实验：测量NTC电阻的温度特性
NTC
三、实验原理/ 3.2 NTC电阻的温度特性
NTC热敏电阻的电阻—温度关系：
R Ae
B
T
其中为绝对温度，是温度趋于无穷时的阻值∞ ，
表征了阻值随温度变化的快慢。、是与半导体
材料有关的常数。
热敏电阻的电阻温度系数:
1 dR

RT dt
其中 是温度为时的电阻值
三、实验原理/ 3.3、电阻的测量更方法——惠斯通电桥
图中四个电阻 、 、 和 组成一个四边形，称为电桥的
四个臂，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。当B和D两点电位相等时，中无电流
通过，电桥便达到了平衡，平衡状态下满足：
Rx R3
Rx
(14),
三、实验原理/ 3.3、电阻的测量更方法——惠斯通电桥
I Rg Rg R1
E +I Rg R1
R1 R2
R1
E I Rg R3
Rx R3
Rx
(14),
将式（14）中含 IRg 的项都移到左侧，整理可得：
I Rg Rg R1 R1 R2 Rx R3 R12 Rx R3 +R3 Rx R1 R2 ER1 Rx R3 ERx R1 R2 (15),
)
R1 R3
R1 R3
Rx R1
=a
R3 R2
R2 Rx 1
= a，
则：
R1 R3 a
1
a 在a=1处具有最小值。
当a>0时，函数