半导体敏感元件热敏元件与温度传感器.pptVIP

沈阳工业大学半导体敏感元件热敏元件与温度传感器第1页，共32页，星期日，2025年，2月5日本章主要内容1.概述2.热电偶3.热电阻4.半导体陶瓷热敏电阻5.硅电阻温度传感器6.半导体热敏二极管7.集成温度传感器第2页，共32页，星期日，2025年，2月5日1.概述液体膨胀式温度计固体膨胀式温度计玻璃管温度计双金属温度计温度最本质的性质当两个冷热程度不同的物体接触后就会产生导热换热，换热结束后两物体处于热平衡状态，则它们具有相同的温度。第3页，共32页，星期日，2025年，2月5日温度分类接触测温非接触测温热辐射测温热传导测温热阻式热电式金属热电阻半导体半导体陶瓷热敏电阻热电偶温度传感器→敏感元件→电参数PN结式集成温度传感器测量方法1.概述热敏二极管热敏三极管温度传感器第4页，共32页，星期日，2025年，2月5日2.1工作原理（热电效应，或称为赛贝克效应）两种不同导体构成闭合回路两个节点（A、B）温度不同温差电势（汤姆逊电势）σA-汤姆逊系数接触电势（珀尔贴电势）不同导体→自由电子密度不同→扩散→电势同一导体→两端温度不同→电子迁移（高→低）→电势2.热电偶电动势第5页，共32页，星期日，2025年，2月5日若两种导体相同：NA=NB→E=0若两端无温差：T=T0→E=0两种特殊情况2.热电偶2.1工作原理=F(T)-F(T0)若T0为常数，E(T,T0)=F(T)-C注：热电偶热电势的大小，只是与导体A和B的材料有关，与冷热端的温度有关，与导体的粗细长短及两导体接触面积无关。第6页，共32页，星期日，2025年，2月5日2.2热电偶基本定律中间导体定律2.热电偶中间温度定律热电偶中接入第三种材料，只要接入材料两端温度相等，热电偶总热电势不变。BBAT2T1T3AABEAB（T1,T3）=EAB（T1,T2）+EAB（T2,T3）第7页，共32页，星期日，2025年，2月5日2.3常用热电偶材料材料实用使用测温范围分度号铂铹10纯铂0~1600℃S铂铹13纯铂0~1600℃R铂铹30铂铹60~1800℃B镍铬(90%,10%)镍硅(97.5%,2.5%)-40~1300℃K2.热电偶分度表--热电势与热端温度之间关系列成表格冷端为0℃第8页，共32页，星期日，2025年，2月5日a)普通热电偶：结构：1-热电极2-绝缘套管3-保护套管4-接线盒b)铠装热电偶：结构：热电极+绝缘材料+金属保护套c)薄膜型热电偶：2.热电偶2.4热电偶结构特点：细长(1~3mm)，可以弯曲，挠性好，强度高测端热容量小，动态响应快(0.01s)。具有热容量小,反应速度快等的特点,热相应时间达到微秒级。第9页，共32页，星期日，2025年，2月5日普通工业热电偶2.热电偶（thermocouple）2.4热电偶结构普通工业热电偶铠装热电偶表面温度热电偶第10页，共32页，星期日，2025年，2月5日2.5热电偶的冷端补偿热电势:A0℃恒温法测温:获得T→T0固定→T0=0℃（冷端）冷端：干扰、波动?T0?0?误差?冷端温度补偿冷端温度补偿方法：2.热电偶适用于实验室中的精确测量和检定热电偶时使用第11页，共32页，星期日，2025年，2月5日冷端温度补偿方法：2.热电偶设：冷端温度恒为t0（t0≠0）被测温度为t修正公式冷端t0的热电势测量得出的热电势被测温度t的热电势将显示仪表的机械零点调至t0处，相当于在输入热电偶热电势之前就给显示仪表输入了电势E(t0,0)。B冷端温度修正法C仪表机械零点调整法第12页，共32页，星期日，2025年，2月5日材料：纯金属---铂、铜、镍、铁3热电阻原理：热能?热电阻?电阻值温度??热电阻阻值?在0～630.74℃范围内，金属铂的电阻值与温度的关系为当-190℃t0℃时A=3.96847×10-3/℃,B=-5.847×10-7/℃2,C=-4.22×10-12/℃4铂电阻