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1、熱敏電阻溫度特性的研究一、實驗?zāi)康牧私夂蜏y量熱敏電阻阻值與溫度的關(guān)系二、實驗儀器YJ-RZ-4A數(shù)字智能化熱學(xué)綜合實驗儀、NTC熱敏電阻傳感器、Pt100傳感器、數(shù)字萬用表三、實驗原理熱敏電阻是其電阻值隨溫度顯著變化的一種熱敏元件。熱敏電阻按其電阻隨溫度變化的典型特性可分為三類，即負溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻，正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻和臨界溫度電阻器（CTR）。PTC和CTR型熱敏電阻在某些溫度范圍內(nèi)，其電阻值會產(chǎn)生急劇變化。適用于某些狹窄溫度范圍內(nèi)的一些特殊應(yīng)用，而NTC熱敏電阻可用于較寬溫度范圍的測量。熱敏電阻的電阻-溫度特性曲線如圖1所示。圖1NTC半導(dǎo)體熱敏電阻是由一些
2、金屬氧化物，如鈷、錳、鎳、銅等過渡金屬的氧化物，采用不同比例的配方，經(jīng)高溫燒結(jié)而成，然后采用不同的封裝形式制成珠狀、片狀、杠狀、墊圈狀等各種形狀。與金屬導(dǎo)熱電阻比較，NTC半導(dǎo)體熱敏電阻具有以下特點：1．有很大的負電阻溫度系數(shù)，因此其溫度測量的靈敏度也比較高；2．體積小，目前最小的珠狀熱敏電阻的尺寸可達，故熱容量很小可作為點溫或表面溫度以及快速變化溫度的測量；3．具有很大的電阻值（），因此可以忽略線路導(dǎo)線電阻和接觸電阻等的影響，特別適用于遠距離的溫度測量和控制；4．制造工藝比較簡單，價格便宜。半導(dǎo)體熱敏電阻的缺點是溫度測量范圍較窄。NTC半導(dǎo)體熱敏電阻具有負溫度系數(shù)，其電阻值隨溫度
3、升高而減小，電阻與溫度的關(guān)系可以用下面的經(jīng)驗公式表示（1）式中，為在溫度為T時的電阻值，T為絕對溫度（以K為單位），A和B分別為具有電阻量綱和溫度量綱，并且與熱敏電阻的材料和結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。由式（1）可得到當溫度為時的電阻值，即（2）比較式（1）和式（2），可得（3）由式（3）可以看出，只要知道常數(shù)B和在溫度為時的電阻值，就可以利用式（3）計算在任意溫度T時的值。常數(shù)B可以通過實驗來確定。將式（3）兩邊取對數(shù)，則有:（4）由式（4）可以看出，與成線性關(guān)系，直線的斜率就是常數(shù)，熱敏電阻的材料常數(shù)B一般在2000—6000K范圍內(nèi)。熱敏電阻的溫度系數(shù)定義如下（5）由式（5）可以看出，是
4、隨溫度降低而迅速增大。決定熱敏電阻在全部工作范圍內(nèi)的溫度靈敏度。熱敏電阻的測溫靈敏度比金屬熱電阻的高很多。例如，B值為4000K，當時，熱敏電阻的，約為鉑電阻的12倍。四、實驗內(nèi)容和步驟內(nèi)有加熱引線和溫度傳感器引線接“上盤”隔熱板恒溫腔1、連接好實驗儀器，如圖2、圖3所示：圖2NTC熱敏電阻數(shù)字萬用表插入加熱盤的恒溫腔中圖32、將“溫度選擇”開關(guān)置于“設(shè)定溫度”，調(diào)節(jié)“設(shè)定溫度粗選”和“設(shè)定溫度細選”，選擇設(shè)定所需溫度點（如50），打開“加熱開關(guān)”，將“溫度選擇”開關(guān)置于“上盤溫度”，觀察溫度的變化，直至溫度穩(wěn)定，此時加熱盤可能達不到設(shè)定溫度，可適當調(diào)節(jié)“設(shè)定溫度細選”使其溫度達到
5、所需的溫度（如50.0℃），這時給加熱盤設(shè)定的溫度要高于所需的溫度。觀察數(shù)字萬用表的讀數(shù)，待其穩(wěn)定時，測出此溫度時的電阻值。3、重復(fù)步驟2，設(shè)定溫度依次遞增10（如依次為60、70、80、90、100），測出在上述溫度點時的電阻值。4、根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)，繪出曲線和－曲線，驗證與是否成線性關(guān)系。5、將NTC熱敏電阻傳感器換成Pt100傳感器，實驗觀測隨著溫度的變化，Pt100的電阻值如何變化，有什么特點。五、數(shù)據(jù)記錄及處理1、測量出對應(yīng)溫度的電阻值，且求出，0T/℃2、作出NTC熱敏電阻的曲線03、驗證與是否成線性關(guān)系4、誤差分析5、Pt100的電阻值隨著溫度變化的規(guī)律六、思考題1、
6、半導(dǎo)體熱敏電阻與金屬導(dǎo)熱電阻比較，具有什么特點？2、數(shù)據(jù)記錄及處理中為什么要驗證與是否成線性關(guān)系？3、當溫度變化時，NTC熱敏電阻與Pt100的電阻值分別做什么變化，變化的趨勢各有什么特點？
