热电偶和热电阻热敏电阻的区别
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热电偶和热电阻的区别与识别方法热电偶和热电阻是工业上常用的两种温度传感器,它们在测量温度方面具有很好的性能。
然而,它们的工作原理和特点有很大的区别。
本文将就热电偶和热电阻的区别及识别方法进行详细的介绍,希望能够为大家对这两种传感器有一个更深入的了解。
一、热电偶和热电阻的工作原理1. 热电偶的工作原理热电偶是利用两种不同材料的热电势差产生的原理来测量温度的。
当两种不同金属相接形成闭合回路后,如果两个接头处于不同的温度下,就会在回路中产生一个热电动势,这种现象称为热电效应。
通过测量这个热电动势的大小,就可以确定两个接头处的温度差,从而测量出被测物体的温度。
热电偶的优点是测量范围广,精度高,响应速度快,但是对环境条件和测量电路的影响比较敏感。
2. 热电阻的工作原理热电阻是利用材料的电阻随温度变化的特性来测量温度的。
一般情况下,热电阻的电阻值随温度升高而增大,利用这个特性可以通过测量热电阻的电阻值来确定被测物体的温度。
热电阻的优点是测量精度高,线性好,但是响应速度相对较慢,不适合对温度变化较快的物体进行测量。
二、热电偶和热电阻的区别1. 原理区别热电偶利用热电效应来测量温度,而热电阻利用电阻随温度变化的特性来测量温度,两者的工作原理完全不同。
2. 测量范围区别热电偶的测量范围更广,可以用于测量-200℃至1800℃范围内的温度;而热电阻的测量范围相对较窄,一般在-200℃至600℃之间。
3. 线性特性区别热电偶的温度-电压变化是非线性的,而热电阻的温度-电阻变化是线性的。
4. 响应速度区别热电偶由于其工作原理的特性,响应速度比较快,适合对温度变化较快的物体进行测量;而热电阻的响应速度相对较慢,不适合对温度变化较快的物体进行测量。
5. 环境条件影响区别热电偶对环境条件和测量电路的影响比较敏感,容易受到干扰;而热电阻对环境条件和测量电路的影响相对较小。
6. 价格区别由于其工作原理和特性的不同,热电偶的制作工艺相对较为复杂,成本较高;而热电阻的制作工艺相对简单,成本较低。
温度测量中的热电偶和热电阻的区别和联系,以及如何选用?温度测量是电气自动化,工业自动化,科技自动化中必不可少的测量参数。
温度是衡量工况条件的重要指标,一般情况下温度的测量都是通过热电阻测量或者热电偶测量,这两种测量设备都应用很多。
关于热电偶和热电阻的使用,很多人都不是很清楚。
今天我们就重点来学习一下(温度测量中的热电偶和热电阻。
具体来看一下热电偶和热电阻的区别和联系,以及怎么选用?)一、热电阻和热电偶(1)热电阻利用金属导体或半导体有温度变化时本身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的,热电阻的受热部分(感温元件)是用细金属丝均匀地绕在绝缘材料作成的骨架上或通过激光溅射工艺在基片形成。
当被测介质有温度梯度时,则所测得的温度是感温元件所在范围内介质层的平均温度。
(2)热电偶热电偶与热电阻的测量原理:两种不同成分的导体两端连接成回路,如两连接端温度不同,则在回路内产生热电流的物理现像热电偶由两根不同导线(热电极)组成,它们的一端是互相焊接的,形成热电偶的测量端(也称工作端)将它插入待测温度的介质中;而热电偶的另一端」(参比端或自由端)与显示仪表相连。
如果热电偶的测量端与参比端存在温度差,则显示仪表将指出热电偶产生的热电动势。
二、如何选择热电偶和热电阻?根据测温范围选择:500℃以上一般选择热电偶,500℃以下一般选择热电阻根据测量精度选择:对精度要求较高选择热电阻,对精度要求不高选择热电偶根据测量范围选择:热电偶所测量的般指“点”温,热电阻所测量的般指空间平均温度。
热电偶的使用原理温差电偶测量温度的优点:(1)测量范围广:可以从4.2K(-268.950C)的深低温直至28000C 的高温如液态空气的低温或炼钢炉温(~2000℃)。
(2)测量精度高:因热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响灵敏度和准确度高(可达10-3度),特别是铂姥一铂热电偶。
(3)受热面积和热容量可做得很小,如研究金相变化、小生物体温变化,水银温度计则难于可比。
教你如何区分热电偶和热电阻
热电偶---一种测温度的传感器,与热电阻一样都是温度传感器,但是他和热电阻的区别主要在于:第一,信号的性质,热电阻本身是电阻,温度的变化,使电阻产生正的或者是负的阻值变化;而热耦,是产生感应电压的变化,他随温度的改变而改变。
第二,两种传感器检测的温度范围不一样,热电阻一般检测0-150度温度范围,最高可达600度左右(当然可以检测负温度),热耦可检测0-1000度的温度范围(甚至更高)所以,前者是低温检测,后者是高温检测。
第三,从材料上分,热电阻是一种金属材料,具有温度敏感变化的金属材料,热电耦是双金属材料,既两种不同的金属,由于温度的变化,在两个不同金属丝的两端产生电势差。
热电偶需要用补偿导线传输信号,热电阻用普通电缆即可传输信号。
热电阻,热敏电阻及热电偶有哪些区别?热电阻、热电偶都是常见的温度传感器/类型,都用于测量物体温度,但热电阻和热电偶也是存在一些区别的。
下面我们主要讲讲热电阻和热电偶有哪些区别?热电阻被广泛应用于工业领域,它可以将电信号运输较远距离,且具有稳定性好,精确度高,灵敏性好等特点,热电阻需要电源激励,不能测量温度变化的瞬时值,热电阻测温范围不是很大,工业上应用的热电阻主要有:Pt100,Pt10,Cu50,Cu100。
热电阻不需要补偿导线,价格比热电偶要便宜。
有些人容易将热敏电阻和热电阻混淆,其实热敏电阻和热电阻是完全2个不一样的概念,热电阻主要用于加热使用,如电热毯等等里面用的电热丝;热敏电阻,是根据温度的不同,自身的电阻值发生变化,主要用在温度传感器上面,如ntc热敏电阻/,即负温度系数热敏电阻。
相对于热电阻,热电偶测温范围更广,动态响应好,结构也不复杂,稳定性能好,能够很好地进行自动集中控制。
是应用最广泛的温度传感器,热电偶的测温原理是基于热电效应,又称为塞贝克效应。
普通型和铠装型是热电偶的2种不同结构。
热电偶需要补偿导线来传递电信号。
目前国际上应用的热电偶具有一个标准规范,国际上规定热电偶分为八个不同的分度,分别为B,R,S,K,N,E,J和T,其测量温度的最低可测零下270摄氏度,最高可达1800摄氏度,其中B,R,S属于铂系列的热电偶,由于铂属于贵重金属,所以他们又被称为贵金属热电偶而剩下的几个则称为廉价金属热电偶。
热电偶的结构有两种,普通型和铠装型。
普通性热电偶一般由热电极,绝缘管,保护套管和接线盒等部分组成,而铠装型热电偶则是将热电偶丝,绝缘材料和金属保护套管三者组合装配后,经过拉伸加工而成的一种坚实的组合体。
但是热电偶的电信号却需要一种特殊的导线来进行传递,这种导线我们称为补偿导线。
不同的热电偶需要不同的补偿导线,其主要作用就是与热电偶连接,使热电偶的参比端远离电源,从而使参比端温度稳定。
热电偶和热电阻、热敏电阻的区别热电偶热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一,热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路,如两连接端温度不同,则在回路内产生热电流的物理现象。
其优点是:①测量精度高。
因热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响。
②测量范围广。
常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量,某些特殊热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬),最高可达+2800℃(如钨-铼)。
③构造简单,使用方便。
热电偶通常是由两种不同的金属丝组成,而且不受大小和开头的限制,外有保护套管,用起来非常方便。
1.热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路,如图2-1-1所示。
当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时,两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。
热电偶就是利用这一效应来工作的。
2.热电偶的种类及结构形成(1)热电偶的种类常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。
所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶,它有与其配套的显示仪表可供选用。
非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量。
标准化热电偶我国从1988年1月1日起,热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产,并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。
(2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作,对它的结构要求如下:①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固;②两个热电极彼此之间应很好地绝缘,以防短路;③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠;④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。
3.热电偶冷端的温度补偿由于热电偶的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时),而测温点到仪表的距离都很远,为了节省热电偶材料,降低成本,通常采用补偿导线把热电偶的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内,连接到仪表端子上。
热电阻与热电偶热电阻和热电偶是常见的温度传感器,它们在工业控制系统和实验室中广泛应用。
它们都能够将温度变化转化为电信号,但原理和特性有所不同。
一、热电阻热电阻是一种利用材料电阻随温度变化的特性来测量温度的传感器。
常见的热电阻材料有铂、镍、铜等。
其中,铂热电阻是最常用的一种。
铂热电阻的优点是抗腐蚀性好、线性度高、稳定性好等。
它的工作原理是根据热电阻材料的电阻随温度的变化规律,通过测量电阻值来推算温度。
热电阻的测量精度较高,通常可以达到0.1℃。
但它的响应速度较慢,适用于温度变化较缓慢的场合。
在工业控制系统中,热电阻常被用于测量液体、气体等介质的温度。
二、热电偶热电偶是利用两种不同材料的导电性能差异产生的热电效应来测量温度的传感器。
常见的热电偶材料有铜/常铜、铜/镍等。
工作原理是当两种不同材料的接触点温度不同时,会产生热电势差,通过测量热电势差来推算温度。
热电偶具有响应速度快、测量范围广的特点。
它可以测量极高和极低温度,适用于温度变化较快的场合。
在工业控制系统中,热电偶常被用于测量高温炉、燃烧器等的温度。
三、热电阻与热电偶的比较热电阻和热电偶都是常见的温度传感器,它们各有优缺点,应根据具体的应用场景选择合适的传感器。
热电阻的优点是测量精度高、稳定性好,适用于温度变化缓慢的场合。
但它的响应速度较慢,不适用于温度变化较快的场合。
热电偶的优点是响应速度快、测量范围广,适用于温度变化较快的场合。
但它的测量精度相对较低,受到环境干扰较大。
在选择热电阻或热电偶时,还需考虑以下因素:测量范围、测量精度、响应速度、使用环境等。
根据具体需求,选择适合的传感器。
总结:热电阻和热电偶是常见的温度传感器,它们在工业控制系统和实验室中被广泛应用。
热电阻利用材料电阻随温度变化的特性来测量温度,热电偶利用两种不同材料的导电性能差异产生的热电效应来测量温度。
热电阻测量精度高,稳定性好,适用于温度变化缓慢的场合;热电偶响应速度快,测量范围广,适用于温度变化较快的场合。
温度传感器分类及特点温度传感器是用于测量物体温度的设备,通常由敏感元件和转换元件组成。
根据工作原理的不同,温度传感器可以分为热电偶、热敏电阻、热电阻、热辐射传感器等。
下面将对这几种温度传感器进行详细介绍。
一、热电偶热电偶是一种常见的温度传感器,其工作原理是基于塞贝克效应(Seebeck effect)。
当两种不同材料的导体接触时,在温度差异的作用下,会在接触点产生电动势,这种现象称为塞贝克效应。
热电偶就是利用这种效应来测量温度的。
热电偶具有精度高、稳定性好、测量范围广等优点,因此在工业生产和科研领域得到广泛应用。
常用的热电偶材料有铜-镍、镍铬-镍铝等,可以根据不同的测量温度和环境选择合适的热电偶。
二、热敏电阻热敏电阻是一种半导体材料制成的温度传感器,其电阻值会随着温度的变化而变化。
热敏电阻可以分为正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)两种类型。
PTC热敏电阻的阻值随着温度的升高而增大,而NTC热敏电阻的阻值随着温度的升高而减小。
热敏电阻具有体积小、响应速度快、灵敏度高等优点,因此在自动控制、测温仪表等领域得到广泛应用。
同时,热敏电阻的缺点是精度较低,稳定性较差,容易受到环境因素的影响。
三、热电阻热电阻是一种金属导体材料制成的温度传感器,其电阻值会随着温度的变化而变化。
常用的热电阻材料有铜、镍、铂等。
在常温下,热电阻的阻值会随着温度的升高而增大,但在高温下,其阻值会受到金属的磁化效应影响而发生变化。
热电阻具有精度高、稳定性好、耐腐蚀等优点,因此在低温测量领域得到广泛应用。
同时,热电阻的缺点是响应速度较慢,容易受到金属导体材料本身特性的影响。
四、热辐射传感器热辐射传感器是一种利用物体辐射的热量来测量温度的传感器,其工作原理是基于普朗克辐射定律(Planck's law)。
当物体受到辐射时,其辐射的热量与物体的温度和波长有关。
热辐射传感器通过测量物体辐射的热量来推算物体的温度。
热辐射传感器具有非接触、无损、高精度等优点,因此在高温、高压、腐蚀等恶劣环境下得到广泛应用。
热电偶和热电阻、热敏电阻的区别热电偶热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一,热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路,如两连接端温度不同,则在回路内产生热电流的物理现象。
其优点是:①测量精度高。
因热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响。
②测量范围广。
常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量,某些特殊热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬),最高可达+2800℃(如钨-铼)。
③构造简单,使用方便。
热电偶通常是由两种不同的金属丝组成,而且不受大小和开头的限制,外有保护套管,用起来非常方便。
1.热电偶测温基本原理将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路,如图2-1-1所示。
当导体A 和B的两个执着点1和2之间存在温差时,两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。
热电偶就是利用这一效应来工作的。
2.热电偶的种类及结构形成(1)热电偶的种类常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。
所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶,它有与其配套的显示仪表可供选用。
非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量。
标准化热电偶我国从1988年1月1日起,热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产,并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。
(2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作,对它的结构要求如下:①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固;②两个热电极彼此之间应很好地绝缘,以防短路;③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠;④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。
3.热电偶冷端的温度补偿由于热电偶的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时),而测温点到仪表的距离都很远,为了节省热电偶材料,降低成本,通常采用补偿导线把热电偶的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内,连接到仪表端子上。
简述热电偶和热敏电阻的异同
1、测温范围不同
热电偶通常在较高温度环境下使用,这是因为在低温环境下输出热电势较小,此时,对抗干扰措施和二次表的要求很高,否则会测量不准。
另外,在较低温环境下,冷端温度的变化和环境温度的变化所引起的相对误差不明显,不易得全补偿。
2、测温原理不同
热电偶测量温度的基本原理是热电效应,二次表是一个检伏计或为了提高精度时使用电子电位差计。
电阻是基于导体和半导体的电阻值随温度而变化的特性而工作的,二次表是一个不平衡电桥。
3、现场判断标准不同
热电偶有正负极,补偿导线也有正负之分。
首先要保证连接与配置都准确。
在运行中,常见的有短路、断路、接触不良(用万用表可判断)和变质(根据表面颜色来鉴别)。
检查时,要使热电偶与二次表分开。
热电偶/热电阻的区别热电偶是一种测温度的传感器,与热电阻一样都是温度传感器,但是他和热电阻的区别主要在于:一、信号的性质,热电阻本身是电阻,温度的变化,使电阻产生正的或者是负的阻值变化;而热耦,是产生感应电压的变化,他随温度的改变而改变。
二、两种传感器检测的温度范围不一样,热阻一般检测0-150度温度范围,最高测量范围可达600度左右(当然可以检测负温度)。
热耦可检测0-1000度的温度范围(甚至更高)所以,前者是低温检测,后者是高温检测。
三、从材料上分,热阻是一种金属材料,具有温度敏感变化的金属材料,热耦是双金属材料,既两种不同的金属,由于温度的变化,在两个不同金属丝的两端产生电势差。
四、PLC 对应的热电阻和热电偶的输入模块也是不一样的,这句话是没问题,但一般PLC 都直接接入4~20ma 信号,而热电阻和热电偶一般都带有变送器才接入PLC 。
要是接入DCS 的话就不必用变送器了!热电阻是RTD 信号,热电偶是TC 信号!五、PLC 也有热电阻模块和热电偶模块,可直接输入电阻和电偶信号。
六、热电偶有J 、T 、N 、K 、S 等型号,有比电阻贵的,也有比电阻便宜的,但是算上补偿导线,综合造价热电偶就高了。
热电阻是电阻信号, 热电偶是电压信号。
七、热电阻测温原理是根据导体(或半导体)的电阻随温度变化的性质来测量的,测量范围为负00~500度,常用的有铂电阻(Pt100、Pt10 、铜电阻Cu50(负50-150度)。
热电偶测温原理是基于热电效应来测量温度的,常用的有铂铑——铂(分度号S ,测量范围0~1300度)、镍铬——镍硅(分度号K ,测量范围0~900度)、镍铬——康铜(分度号E ,测量范围0~600度)、铂铑30——铂铑6(分度号B ,测量范围0~1600度)。
热电偶与热电阻均属于温度测量中的接触式测温, 尽管其作用相同都是测量物体的温度, 但是他们的原理与特点却不尽相同.首先, 介绍一下热电偶, 热电偶是温度测量中应用最广泛的温度器件, 他的主要特点就是测温范围宽, 性能比较稳定, 同时结构简单, 动态响应好, 更能够远传4-20mA 电信号, 便于自动控制和集中控制。
热电偶和热电阻、热敏电阻的区别
热电偶
热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一,热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路,如两连接端温度不同,则在回路内产生热电流的物理现象。
其优点是:
①测量精度高。
因热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响。
②测量范围广。
常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量,某些特殊热电偶最低可测到-269℃(如金铁镍铬),最高可达+2800℃(如钨-铼)。
③构造简单,使用方便。
热电偶通常是由两种不同的金属丝组成,而且不受大小和开头的限制,外有保护套管,用起来非常方便。
1.热电偶测温基本原理
将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来,构成一个闭合回路,如图2-1-1所示。
当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时,两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。
热电偶就是利用这一效应来工作的。
2.热电偶的种类及结构形成
(1)热电偶的种类
常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。
所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶,它有与其配套的显示仪表可供选用。
非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量。
标准化热电偶我国从1988年1月1日起,热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产,并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。
(2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作,对它的结构要求如下:
①组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固;
②两个热电极彼此之间应很好地绝缘,以防短路;
③补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠;
④保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。
3.热电偶冷端的温度补偿
由于热电偶的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时),而测温点到仪表的距离都很远,为了节省热电偶材料,降低成本,通常采用补偿导线把热电偶的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内,连接到仪表端子上。
必须指出,热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极,使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上,它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响,不起补偿作用。
因此,还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠0℃时对测温的影响。
在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配,极性不能接错,补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。
热电阻
热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。
它的主要特点是测量精度高,性能稳定。
其中铂热是阻的测量精确度是最高的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。
1、热电阻测温原理及材料
热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。
热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用最多的是铂和铜,此外,现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。
2、热电阻的类型
1)普通型热电阻
从热电阻的测温原理可知,被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的,因此,热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。
2)铠装热电阻
铠装热电阻是由感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体,它的外径一般为φ2--φ8mm,最小可达φmm。
与普通型热电阻相比,它有下列优点:①体积小,内部无空气隙,热惯性上,测量滞后小;②机械性能好、耐振,抗冲击;③能弯曲,便于安装④使用寿命长。
3)端面热电阻
端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制,紧贴在温度计端面。
它与一般轴向热电阻相比,能更正确和快速地反映被测端面的实际温度,适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。
4)隔爆型热电阻
隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒,把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内,生产现场不会引超爆炸。
隔爆型热电阻可用于Bla--B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。
5)热电偶是一对不同质地的材料配在一块温度变化时他们之间会产生不同的电动势(热电效应)可以算出温度用来制作温度传感器
热电阻是一个为热敏电阻温度不同导电系数不同也用于制作温度传感器
热敏电阻
热敏电阻包括正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)热敏电阻。
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;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.
由于半导体热敏电阻有独特的性能,所以在应用方面它不仅可以作为测量元件(如测量温度、流量、液位等),还可以作为控制元件(如热敏开关、限流器)和电路补偿元件。
热敏电阻广泛用于家用电器、电力工业、通讯、军事科学、宇航等各个领域,发展前景极其广阔。
一、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数的Mn、Fe、Cu、Cr的氧化物和起其他作用的添加物,采用一般陶瓷工艺成形、高温烧结而使钛酸铂等及其固溶体半导化,从而得到正特性的热敏电阻材料.其温度系数及居里点温度随组分及烧结条件(尤其是冷却温度)不同而变化。
钛酸钡晶体属于钙钛矿型结构,它是一种铁电材料,纯钛酸钡是一种绝缘材料。
在钛酸钡材料中加入微量稀土元素,进行适当热处理后,在居里温度附近,电阻率陡增几个数量级,产生PTC效应,此效应与BaTiO3晶体的铁电性及其在居里温度附近材料的相变有关。
钛酸钡半导瓷是一种多晶材料,晶粒之间存在着晶粒间界面。
该半导瓷当达到某一特定温度或电压,晶体粒界就发生变化,从而电阻急剧变化。
钛酸钡半导瓷的PTC效应起因于粒界(晶粒间界)。
对于导电电子来说,晶粒间界面相当于一个势垒。
温度低时,由于钛酸钡内电场的作用,导致电子极容易越过势垒,则电阻值较小。
当温度升高到居里点温度(即临界温度)附近时,内电场受到破坏,它不能帮助导电电子越过势垒。
这相当于势垒升高,电阻值突然增大,产生PTC效应。
钛酸钡半导瓷的PTC效应的物理模型有海望表面势垒模型、丹尼尔斯等人的钡缺位模型和叠加势垒模型,它们分别从不同方面对PTC效应作出了合理解释。
PTC热敏电阻于1950年出现,随后1954年出现了以钛酸钡为主要材料的PTC热敏电阻。
PTC热敏电阻在工业上可用作温度的测量与控制,也用于汽车某部位的温度检测与调节,还大量用于民用设备,如控制瞬间开水器的水温、空调器与冷库的温度,利用本身加热作气体分析和风速机等方面。
PTC热敏电阻除用作加热元件外,同时还能起到“开关”的作用,兼有
敏感元件、加热器和开关三种功能,称之为“热敏开关”。
电流通过元件后引起温度升高,即发热体的温度上升,当超过居里点温度后,电阻增加,从而限制电流增加,于是电流的下降导致元件温度降低,电阻值的减小又使电路电流增加,元件温度升高,周而复始,因此具有使温度保持在特定范围的功能,又起到开关作用。
利用这种阻温特性做成加热源,作为加热元件应用的有暖风器、电烙铁、烘衣柜、空调等,还可对电器起到过热保护作用.
二、NTC热敏电阻
NTC(Negative Temperature Coeff1Cient)是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料。
该材料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷,可制成具有负温度系数(NTC)的热敏电阻。
它的其电阻率和材料常数随材料成分比例、烧结气氛、烧结温度和结构状态不同而变化。
现在还出现了以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为代表的非氧化物系NTC热敏电阻材料。
NTC热敏电阻器的发展经历了漫长的阶段。
1834年,科学家首次发现了硫化银有负温度系数的特性。
1930年,科学家发现氧化亚铜-氧化铜也具有负温度系数的性能,并将之成功地运用在航空仪器的温度补偿电路中。
随后,由于晶体管技术的不断发展,热敏电阻器的研究取得重大进展。
1960年研制出了NTC 热敏电阻器,广泛用于测温、控温、温度补偿等方面。
它的测量范围一般为-10~+300℃,也可做到-200~+10℃。
热敏电阻器温度计的精度可以达到0.1℃,感温时间可少至10s以下。
它不仅适用于粮仓测温仪,同时也可应用于食品储存、医药卫生、科学种田、海洋、深井、高空、冰川等方面的温度测量.。