[信息与通信]第九章 热电式传感器 电阻.pptVIP

第九章 热电式传感器 9.2热电阻 金属热电阻、半导体热敏电阻统称热电阻。利用金属热电阻、半导体电阻值随温度变化的原理进行温度测量。 热敏电阻传感器主要有两大类： 金属热电阻 半导体热敏电阻 广泛用于测量-200～+850℃，少数可以测量1000℃。 9.2.1金属热电阻 工作原理： 导体或半导体的电阻值随温度变化 热电阻的材料要求： （1）电阻温度系数α要大； （2）电阻率ρ尽可能大，热容量要小，在测量范围内，应具有稳定的物理和化学性能； （3）电阻与温度的关系最好接近于线性； （4）应有良好的可加工性，且价格便宜。 常用热电阻 铂电阻：电阻率较大，电阻-温度关系呈非线性，但测温范围广，精度高，且材料易提纯，复现性好 工业用铂电阻分度号为Pt100和Pt46 铜电阻：电阻值与温度的关系几乎呈线性，电阻温度系数也较大，而且其材料易提纯，价格比较便宜，但缺点是在100℃以上易被氧化 工业用铜热电阻的分度号为Cu50和Cu100 9.2.2半导体热敏电阻 半导体热敏电阻的材料是一种由锰、镍、铜、钴、铁等金属氧化物按一定比例混合烧结而成的半导体。一般称为半导体热敏电阻，或简称热敏电阻。包括正温度系数（PTC）、负温度系数（NTC）、临界温度系数（CTR)热敏电阻等几类。 根据半导体理论，在一定的温度范围内，热敏电阻在温度T时的电阻为 由式可知，测出热敏电阻的阻值后，就可以确定被测物体的温度。 半导体热敏电阻与金属热电阻比较，有如下优点。 (1)电阻温度系数大，灵敏度高，可测量微小的温度变化值。例如，可以测出0.001～0.005℃的温度变化。  (2)体积小，热惯性小，响应快。例如，直径可小到0.5mm，响应时间可短到毫秒级。  (3)元件本身的电阻值可达3～700kΩ，当远距离测量时，导线电阻的影响可不考虑。  (4)在-50～350℃的温度范围内，具有较好的稳定性。 典型的热敏电阻元件有圆形、杆形和珠形等，其结构及温度特性如图所示。下图中曲线上所标的是其室温下的电阻值。 9.3晶体管和集成温度传感器 利用半导体PN结的伏安特性与温度之间的关系研制的一种固态传感器。 优点：输出线性好、测量精度高, 传感驱动电路、信号处理电路等都与温度传感部分集成在一起,因而封装后的组件体积非常小,使用方便,价格便宜,故在测温技术中越来越得到广泛应用。 本节简要介绍IC温度传感器的类型、基本原理、主要特性及其应用等有关问题。 二、IC温度传感器的应用 集成温度传感器（温度IC）将温度敏感元件和放大、运算和补偿等电路采用微电子技术和集成工艺集成在一片芯片上，从而构成集测量、放大、 电源供电回路于一体 的高性能的测温 传感器。 一、集成温度传感器的测温原理 PN结的 温度特性 二、集成温度传感器的类型 集成温度传感器可分为：模拟型集成温度传感器和数字型集成温度传感器。模拟型的输出信号形式有电压型和电流型两种。 电压型的灵敏度多为10mV/℃（以摄氏温度0℃作为电压的零点），电流型的灵敏度多为1μA/K（以绝对温度0K作为电流的零点）；数字型又可以分为开关输出型、并行输出型、串行输出型等几种不同的形式。 模拟型集成温度传感器 1.电流输出型集成温度传感器 AD590封装示意图 空脚（接地） AD590的基本转换电路 电流-电压转换电路（10mV/K） AD590的基本转换电路 输出电压Uo与热力学温度成正比（1mV/K） 2.电压输出型集成温度传感器 电压输出型集成温度传感器—— LM35/45 LM35/45的外形及引脚图 电压输出型集成温度传感器—— LM35/45 LM35/45构成的摄氏温度测量电路及组装成的测温传感器 应用举例：在电脑中，集成温度传感器用于CPU散热保护电路 散热风扇 MAX6502用于控制散热风扇的转速 当CPU进行复杂运算时，风扇处于全速运行。 * NTC二极管封装 环氧封装、小型化高精度 ； 响应时间快 ； 稳定性好 根据不同用途有多种封装结构 ；使用温区宽 高稳定性、高可靠性 根据不同用途有多种封装结构 ；使用温区宽 ；高稳定性、高可靠性 ；为客户提供多种便捷服务 家用冰箱、空调器 ；电热水器、整体浴室 ；冰柜、豆浆机 环氧封装、小型化、精度高 ；可靠性高、响应时间快 ；引线采用聚脂漆包线、耐热、绝缘性好 T R 热电阻 在0～630.74℃范围内，