热敏电阻实验报告
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热敏电阻实验报告
班级__光电3班___________ 组别____第二组_________
姓名__邓菊霞___________ 学号_1110600095_____日期___2012.11.20____ 指导教师_刘丽峰___
【实验题目】热敏电阻温度特性实验
【实验目的】1、研究热敏电阻的温度特性；
2、掌握非平衡电桥的工作原理；
3、了解半导体温度计的结构及使用方法
【实验仪器】直流稳压电源、滑线变阻器、热敏电阻、温度计、电阻箱、微安表、检流计、保温杯、冰块等。
敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。
正温度系数热敏电阻器（PTC ）在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器（NTC ）在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。
本实验所用的是负温度系数热敏电阻。
负温度系数热敏电阻其电阻－温度关系的数学表达式为：
)]T
T (B exp[R R n
T T
1
1-= （1）
式中T
R 、0
T R 代表温度为T 、0
T 时热敏电阻的阻值，n
B 为热敏电阻的材料系数（n 代表负电阻温度系数）。
上式是一个经验公式，当测温范围不太大时（＜450℃)，该式成立。
其关系曲线如左图所示。
为便于使用，常取环境温度为25℃作为参考温度（即0
T ＝298K ），则负温度系数的热敏电阻的电阻―温度特性可写成：
)]T
T (B exp[R R n
T
251
1-= （2）
T R （常为25
R ）是热敏电阻的标称电阻，其大小由热敏电阻材料和几何尺寸决定，对于一个确定的热敏电阻，25
R 和n
B 为常数，可用实验方法求得。
将（2）式两边取对数，得：
)
298
1
1(ln ln 25-=-T B R R n T
（3）
令,298
ln ,ln ,1
25
n
T
B R A R y T x -===则上式可写成： x B A y n
+=
（4）
式中x 、y 可通过测量值T 、T
R 求出，利用几组测量值，由图解法或最小乘法可求出参数A 、n
B ，从而确定热敏电阻的标称值25
R 和材料常数n
B 。
由前面的实验可知，可由箱式惠斯通电桥测得某一温度下的T
R 值，当桥路平衡时，热敏电阻的阻值T R =021R R R
，其中2
1
R
R 为比例臂值，0
R 为调节臂阻值。
如图2所示。
温度t 可由温度计测出，注意：T 为热力学温标，而温度计测得的为摄氏温标。
【实验内容】
一、热敏电阻温度特性的研究——T R T
-曲线的测定
在保温杯中加入适量温水（水温应≤50℃，将温度计和热敏电阻放入杯中，用搅拌器适度搅拌；将热敏电阻的引线接入单臂电桥的测试臂，选取合适比例臂，调整电桥平衡，测量T
R 。
之后马上读出温度计的即时示值t ，加入适当冷水或冰块，使水温下降1℃－2℃左右，重复上述测量，可测得一组（T
R ，t ）值。
注意：T
R 在45℃左右的阻值约为14000Ω。
要求：温度t 的变化范围可在45℃－10℃左右。
在测量一组（T
R ，t ）值后，可马上测量不平衡电流t
i ,即要求同时测量（T R ，t i ）、（t
i ，t ）值。
二、t i t -热敏电阻温度计的标定曲线——T i t
-曲线的测定。
将桥路中的检流计换成微安表。
将调节臂0
R 置于T R 为50000Ω时的对应值（此时的T
R 对应的温度值约为10℃）,合上开关，读出微安表示值t
i 及
温度计的示数t。
在使水温下降后，重复上述测量，可得到一组（
i,t）值。
注意：测量是近同
t
时进行的.
将（
R、T）数据组输入EXCEL表格，检查测
T
试结果。
三、用热敏电阻和温度计测量自己的体温或室温。
将测得的
i值代入标定曲线，确定对应的T值，并
t
与温度计测得结果比较
【原始数据】
t(摄氏
度）
4.8 10.3 21.7 24.5 28.4 37.5 43 4
5.4 4
6.6 50.3 R（欧）19780 19010 10490 9100 7720 5410 4370 3960 3830 3340 V（mV）0 -22.1 -109.3 -142.2 -98.7 200 390 432 449 515
1/
（t+273 ) 0.00359
9
0.00353 0.00339
0.0033
61
0.0033
2
0.003
22
0.003
164
0.0031
4
0.0031
28
0.00309
3
Ln(R) 9.89242
7
9.857444
9.25817
8
9.1160
3
8.9515
7
8.596
004
8.382
518
8.2839
99
8.2506
2
8.11372
6
I(mA
)
0.15
4
0.11
7
0.109 0.0892
0.03
7
-0.0
13
-0.0
16
-0.0
016
-0.0
012 V
（mV
）
515 449 432 390 200
-98.
7
-142
.2
-109
.3
-22.
1
【数据处理】
根据,298ln ,ln ,125n T B R A R y T x -===x B A y n +=，以及LN （R ）
—1/T 线性拟合的公式可以算出R25=8934欧，Bn=3714.5
【实验数据分析】
系统误差有①搅拌不均匀，水的温度不均匀②水的温度与环境温度差异较大，与外界存在热交换。
偶然误差有：①读万用表读数时，未读准确，或在不稳定的情况下读数。
【思考题】1．试比较水银温度计与半导体温度计的异同。
水银温度计是膨胀式温度计的一种，水银的凝固点是:-39℃,沸点是:356.7℃,用来测量0--150℃或500℃以内范围的温度，它只能作为就地监督的仪表。
用它来测量温度，不仅比较简单直观，而且还可以避免外部远传温度计的误差。
它是利用半导体元件与温度具有的特性关系构成的温度测量仪表。
[1]由热敏电阻、连接导线和显示仪表组成，具有灵敏度高、构造简单和体积小等优点，通常用于测量与室温接近的温度以及测量快速变化的温度及点温度。
2．试比较回归法和作图法的优缺点。
回归法：优点是精确，缺点是计算多繁琐。
作图法：优点是操作简单，缺点是结果不是那么精确。
3．用不同参数（
R，n B）的半导体材料制成的
温度计有什么不同？
4．平衡电桥与不平衡电桥有何区别？
平衡电桥是把待测电阻与标准电阻进行比较，通过调节电桥平衡，从而测得待测电阻值，如单臂直流电桥(惠斯登电桥)、双臂直流电桥(开尔文电桥)。
它们只能用于测量具有相对稳定状态的物理量，而在实际工程中和科学实验中，很多物理量是连续变化的，只能采用非平衡电桥才能测量；非平衡电桥的基本原理是通过桥式电路来测量电阻，根据电桥输出的不平衡电压，再进行运算处理，从而得到引起电阻变化的其它物理量，
如温度、压力、形变等。
