电阻温度特性.doc

热敏电阻温度特性的研究 实验目的 了解和测量热敏电阻阻值与温度的关系 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、 数字万用表 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，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（），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 （1） 式中，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）可得到当温度为时的电阻值，即 （2） 比较式（1）和式（2），可得 （3） 由式（3）可以看出，只要知道常数B和在温度为时的电阻值，就可以利用式（3）计算在任意温度T时的值。常数B可以通过实验来确定。将式（3）两边取对数，则有: （4） 由式（4）可以看出，与成线性关系，直线的斜率就是常数，热敏电阻的材料常数B一般在2000—6000K范围内。 热敏电阻的温度系数定义如下 （5） 由式（5）可以看出，是随温度降低而迅速增大。决定热敏电阻在全部工作范围内的温度灵敏度。热敏电阻的测温灵敏度比金属热电阻的高很多。例如，B值为4000K，当时，热敏电阻的 ，约为铂电阻的12倍。 四、实验内容和步骤 内有加热引线和温度传感器引线接“上盘”隔热板恒温腔 1、 内有加热引线和温度传感器引线 接“上盘” 隔热板 恒温腔 图2 NTC热敏电阻数字万用表 NTC热敏电阻 数字万用表 插入加热盘 的恒温腔中 图3 2、将“温度选择”开关置于“设定温度”，调节“设定温度粗选”和“设定温度细选”，选择设定所需温度点（如50），打开“加热开关”，将“温度选择”开关置于“上盘温度”，观察温度的变化，直至温度稳定，此时加热盘可能达不到设定温度，可适当调节“设定温度细选”使其温度达到所需的温度（如50.0℃），这时给加热盘设定的温度要高于所需的温度。观察数字万用表的读数，待其稳定时，测出此温度时的电阻值。 3、重复步骤2，设定温度依次递增10（如依次为60、70、80、90、100），测出在上述温度点时的电阻值。 4、根据上述实验数据，绘出曲线和－曲线，验证与是否成线性关系。 5、将NTC热敏电阻传感器换成Pt100传感器，实验观测随着温度的变化，Pt100的电阻值如何变化，有什么特点。 五、数据记录及处理 测量出对应温度的电阻值，且求出， 0T/℃2、作出NTC热敏电阻的 0 T/℃ 03、验证与是否成线性关系 0 4、误差分析 5、Pt100的电阻值随着温度变化的规律 六、思考题 1、半导体热敏电阻与金属导热电阻比较，具有什么特点？ 2、数据记录及处理中为什么要验证与是否成线性关系？ 3、当温度变化时，NTC热敏电阻与Pt100的电阻值分别做什么变化，变化的趋势各有什么特点？