1、大學(xué)物理實驗報告典范綱要：熱敏電阻是阻值對溫度變化特別敏感的一種半導(dǎo)體電阻，擁有很多獨到的長處和用途，在自動控制、無線電子技術(shù)、遙控技術(shù)及測溫技術(shù)等方面有著寬泛的應(yīng)用。本實驗經(jīng)過用電橋法來研究熱敏電阻的電阻溫度特征，加深對熱敏電阻的電阻溫度特征的認識。重點詞：熱敏電阻、非均衡直流電橋、電阻溫度特征1、前言熱敏電阻是依據(jù)半導(dǎo)體資料的電導(dǎo)率與溫度有很強的依靠關(guān)系而制成的一種器件，其電阻溫度系數(shù)一般為（-0.003+0.6）-1。所以，熱敏電阻一般能夠分為:、負電阻溫度系數(shù)（簡稱NTC）的熱敏電阻元件常由一些過渡金屬氧化物（主要用銅、鎳、鈷、鎘等氧化物）在必定的燒結(jié)條件下形成的半導(dǎo)體金屬氧化物作為基

2、本材料制成的，最近幾年還有單晶半導(dǎo)體等資料制成。國產(chǎn)的主假如指MF91MF96型半導(dǎo)體熱敏電阻。因為構(gòu)成這種熱敏電阻的上述過渡金屬氧化物在室溫范圍內(nèi)基本已所有電離，即載流子濃度基本上與溫度沒關(guān)，所以這種熱敏電阻的電阻率隨溫度變化主要考慮遷徙率與溫度的關(guān)系，跟著溫度的高升，遷徙率增添，第1頁共7頁電阻率降落。大多應(yīng)用于測溫控溫技術(shù)，還能夠制成流量計、功率計等。、正電阻溫度系數(shù)（簡稱PTC）的熱敏電阻元件常用鈦酸鋇資料增添微量的鈦、鋇等或稀土元素采納陶瓷工藝，高溫?zé)贫?。這種熱敏電阻的電阻率隨溫度變化主要依靠于載流子濃度，而遷徙率隨溫度的變化相對能夠忽視。載流子數(shù)量隨溫度的高升呈指數(shù)增添，載流子

3、數(shù)量越多，電阻率越校應(yīng)用寬泛，除測溫、控溫，在電子線路中作溫度賠償外，還制成各種加熱器，如電吹風(fēng)等。2、實驗裝置及原理【實驗裝置】FQJ型教課用非均衡直流電橋，F(xiàn)QJ非均衡電橋加熱實驗裝置（加熱爐內(nèi)置MF51型半導(dǎo)體熱敏電阻（2.7k）以及控溫用的溫度傳感器），連結(jié)線若干?！緦嶒炘怼恳罁?jù)半導(dǎo)體理論，一般半導(dǎo)體資料的電阻率和絕對溫度之間的關(guān)系為（11）式中a與b關(guān)于同一種半導(dǎo)體資料為常量，其數(shù)值與資料的物理性質(zhì)相關(guān)。因此熱敏電阻的電阻值能夠依據(jù)電阻定律寫為第2頁共7頁（12）式中為兩電極間距離，為熱敏電阻的橫截面，。對某一特定電阻而言，與b均為常數(shù)，用實驗方法能夠測定。為了便于數(shù)據(jù)辦理，將上式

4、兩邊取對數(shù)，則有（13）上式表示與呈線性關(guān)系，在實驗中只需測得各個溫度以及對應(yīng)的電阻的值，以為橫坐標，為縱坐標作圖，則獲得的圖線應(yīng)為直線，可用圖解法、計算法或最小二乘法求出參數(shù)a、b的值。熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)下式給出（14）從上述方法求得的b值和室溫代入式（14），就能夠算出室溫時的電阻溫度系數(shù)。熱敏電阻在不一樣溫度時的電阻值，可由非均衡直流電橋測得。非均衡直流電橋原理圖如右圖所示，B、D之間為一負載電阻，只需測出，就能夠獲得值。當(dāng)負載電阻，即電橋輸出處于開路狀態(tài)時，=0，僅有電壓輸出，用表示，當(dāng)時，電橋輸出=0，即電橋處于均衡狀態(tài)。為了丈量的正確性，在丈量以前，電橋一定預(yù)調(diào)均衡，這樣可使輸

5、出電壓只與某一臂的電阻變化相關(guān)。第3頁共7頁若R1、R2、R3固定，R4為待測電阻，R4=Rx，則當(dāng)R4R4+R時，因電橋不均衡而產(chǎn)生的電壓輸出為：（15）在丈量MF51型熱敏電阻時，非均衡直流電橋所采納的是立式電橋，且，則（16）式中R和均為預(yù)調(diào)均衡后的電阻值，測得電壓輸出后，經(jīng)過式（16）運算可得R，進而求的=R4+R。3、熱敏電阻的電阻溫度特征研究依據(jù)表一中MF51型半導(dǎo)體熱敏電阻（2.7k）之電阻溫度特征研究橋式電路，并設(shè)計各臂電阻R和的值，以保證電壓輸出不會溢出（本實驗=1000.0，=4323.0）。依據(jù)橋式，預(yù)調(diào)均衡，將“功能變換”開關(guān)旋至“電壓“地點，按下G、B開關(guān)，翻開實驗加

6、熱裝置升溫，每隔2測1個值，并將丈量數(shù)據(jù)列表（表二）。表一MF51型半導(dǎo)體熱敏電阻（2.7k）之電阻溫度特性溫度253035404550556065表二非均衡電橋電壓輸出形式（立式）丈量MF51型熱敏電阻的數(shù)據(jù)第4頁共7頁i910溫度t10.412.414.416.418.420.422.424.426.428.4熱力學(xué)TK283.4285.4287.4289.4291.4293.4295.4297.4299.4301.40.0-12.5-27.0-42.5-58.4-74.8-91.6-107.8-126.4-144.40.0-259.2-529.9-789-1027.2-124.8-145

7、1.9-1630.1-1815.4-1977.94323.04063.83793.13534.03295.83074.92507.62345.1依據(jù)表二所得的數(shù)據(jù)作出圖，如右圖所示。運用最小二乘法計算所得的線性方程為，即MF51型半導(dǎo)體熱敏電阻（2.7k）的電阻溫度特征的數(shù)學(xué)表達式為。4、實驗結(jié)果偏差經(jīng)過實驗所得的MF51型半導(dǎo)體熱敏電阻的電阻溫度特性的數(shù)學(xué)表達式為。依據(jù)所得表達式計算出熱敏電阻的電阻溫度特征的丈量值，與表一所給出的參照值有較好的一致性，以下表所示：表三實驗結(jié)果比較溫度253035404550556065第5頁共7頁868748939823相對偏差%0.740.581.600.

8、894.996.207.408.1810.00從上述結(jié)果來看，基本在實驗偏差范圍以內(nèi)。但我們能夠清楚的發(fā)現(xiàn)，跟著溫度的高升，電阻值變小，可是相對偏差卻在變大，這主假如由內(nèi)熱效應(yīng)而惹起的。5、內(nèi)熱效應(yīng)的影響在實驗過程中，因為利用非均衡電橋丈量熱敏電阻時總有必定的工作電流經(jīng)過，熱敏電阻的電阻值大，體積小，熱容量小，所以焦耳熱將快速使熱敏電阻產(chǎn)生穩(wěn)固的高于外界溫度的附帶內(nèi)熱溫升，這就是所謂的內(nèi)熱效應(yīng)。在正確丈量熱敏電阻的溫度特征時，一定考慮內(nèi)熱效應(yīng)的影響。本實驗不作進一步的研究和商討。6、實驗小結(jié)經(jīng)過實驗，我們很顯然的能夠發(fā)現(xiàn)熱敏電阻的阻值對溫度的變化是特別敏感的，并且跟著溫度上漲，其電阻值呈指數(shù)關(guān)系降落。因此能夠利用電阻溫度特征制成各種傳感器，可使細小的溫度變化轉(zhuǎn)變成電阻的變化形成大的信號輸出，特別適第6頁共7頁于高精度丈量。又因為元件的體積小，形狀和封裝資料選擇性廣，特別適于高溫、高濕、振動及熱沖擊等環(huán)境下作溫濕度傳感器，可應(yīng)用與各樣生產(chǎn)作