熱敏電阻溫度傳感器姓名：蘇衍保，倪希同班級：14級控制理論與控制工程3班學院：電氣與自動化工程學院目錄1）發(fā)展現(xiàn)狀2）機理3）特性4）信號調(diào)理5）措施6）主要應(yīng)用7）思路初識熱敏電阻傳感器篇5

熱敏電阻是利用某種半導體材料的電阻率隨溫度變化而變化的性質(zhì)制成的。

在溫度傳感器中應(yīng)用最多的有熱電偶、熱電阻（如鉑、銅電阻溫度計等）和熱敏電阻。熱敏電阻發(fā)展最為迅速，由于其性能得到不斷改進，穩(wěn)定性已大為提高，在許多場合下（-40～＋350℃）熱敏電阻已逐漸取代傳統(tǒng)的溫度傳感器。主要講述熱敏電阻的特點、分類，基本參數(shù)，主要特性和應(yīng)用等。

一、熱敏電阻溫度傳感器概論（一）熱敏電阻的特點1．電阻溫度系數(shù)的范圍甚寬2．材料加工容易、性能好3．阻值在1Ω～10MΩ之間可供自由選擇4．穩(wěn)定性好5．原料資源豐富，價格低廉

二、熱敏電阻的特點與分類在工作范圍內(nèi)，按陶瓷半導體的電阻與溫度

的特性關(guān)系，熱敏電阻可以分成三種類型

1．正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）PositiveTemperatureCoefficient

2．負溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）NegativeTemperatureCoefficient

3．突變型負溫度系數(shù)熱敏電阻器（CTR）

ChopTemperatureResistor

（二）熱敏電阻的分類

走進熱敏電阻傳感器的世界篇

——熱敏電阻的特性一熱敏電阻器的電阻——溫度特性（RT—T）

溫度T/oC熱敏電阻的電阻--溫度特性曲線1-NTC；2-CTR；

3PTCρT—T與RT—T特性曲線一致。RT、RT0——溫度為T、T0時熱敏電阻器的電阻值；

BN——NTC熱敏電阻的材料常數(shù)。由測試結(jié)果表明，不管是由氧化物材料，還是由單晶體材料制成的NTC熱敏電阻器，在不太寬的溫度范圍（小于450℃），都能利用該式，它僅是一個經(jīng)驗公式。1負電阻溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻器的溫度特性NTC的電阻—溫度關(guān)系的一般數(shù)學表達式為：為了使用方便，常取環(huán)境溫度為25℃作為參考溫度（即T0=25℃），則NTC熱敏電阻器的電阻—溫度關(guān)系式：02550751001250.511.522.533.5(25oC,1)RT/RT0--T特性曲線RT/R25T/℃2.正電阻溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻器的電阻—溫度特性其特性是利用正溫度熱敏材料，在居里點附近結(jié)構(gòu)發(fā)生相變引起導電率突變來取得的，典型特性曲線如圖104103102100100200PTC熱敏電阻器的電阻—溫度曲線T/oC電阻/ΩTp1Tp2

經(jīng)實驗證實：在工作溫度范圍內(nèi)，正溫度系數(shù)熱敏電阻器的電阻—溫度特性可近似用下面的實驗公式表示：式中RT、RT0——溫度分別為T、T0時的電阻值；

BP——正溫度系數(shù)熱敏電阻器的材料常數(shù)。若對上式取對數(shù)，則得：以lnRT、T分別作為縱坐標和橫坐標，得到下圖。

）可見：正溫度系數(shù)熱敏電阻器的電阻溫度系數(shù)αtp

，正好等于它的材料常數(shù)BP的值。lnRr1lnRr2BPβmRBP=tgβ=mR/mrT1T2lnRr0mrlnRT~T表示的PTC熱敏電阻器電阻—溫度曲線lnRrT若對上式微分，可得PTC熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)αtp(NTC)電阻網(wǎng)絡(luò)（線性化網(wǎng)絡(luò)）：精密電阻與熱敏電阻串、并聯(lián)二、熱敏電阻的線性化處理A①串聯(lián)法ATR②并聯(lián)法TRαβ

abcdUmU0I0ImU/VI/mANTC熱敏電阻的靜態(tài)伏安特性（二）熱敏電阻器的伏安特性（U—I）表示加在其兩端的電壓和通過的電流，在熱敏電阻器和周圍介質(zhì)熱平衡（即加在元件上的電功率和耗散功率相等）時的互相關(guān)系。1.負溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻器的伏安特性該曲線是在環(huán)境溫度為T0時的靜態(tài)介質(zhì)中測出的靜態(tài)U—I曲線.熱敏電阻的端電壓UT和通過它的電流I有如下關(guān)系：T0——環(huán)境溫度；△T——熱敏電阻的溫升。

104103102101105Um10110210310010-1ImPTC熱敏電阻器的靜態(tài)伏安特性2．正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻器的伏安特性（三）功率-溫度特性（PT—T）描述熱敏電阻器的電阻體與外加功率之間的關(guān)系,與電阻器所處的環(huán)境溫度、介質(zhì)種類和狀態(tài)等相關(guān)。（四）熱敏電阻器的動態(tài)特性熱敏電阻器的電阻值的變化完全是由熱現(xiàn)象引起的。因此，它的變化必然有時間上的滯后現(xiàn)象。這種電阻值隨時間變化的特性，叫做熱敏電阻器的動態(tài)特性。動態(tài)特性種類：周圍溫度變化所引起的加熱特性；周圍溫度變化所引起的冷卻特性；熱敏電阻器通電加熱所引起的自熱特性。當熱敏電阻器由溫度T0增加到TU時，其電阻值RTr隨時間t的變化規(guī)律為：

式中RTt——時間為t時，熱敏電阻的阻值；

T0——環(huán)境溫度；Tu——介質(zhì)溫度(Tu>T0);RTa——溫度Ta時,熱敏電阻器的電阻值；

t——時間。當熱敏電阻由溫度Tu冷卻T0時，其電阻值RTt與時間的關(guān)系為：參

數(shù)單

位定

義標稱阻值RH（冷電阻）Ω(25±0.2)℃時測得的阻值。溫度系數(shù)αt1/℃20℃時的電阻溫度系數(shù)。散熱系數(shù)H（耗散系數(shù)）W/℃自身發(fā)熱使溫度比環(huán)境溫度高出1℃所需要的功率。時間常數(shù)τ秒（s）從溫度t0的介質(zhì)移入溫度為t的介質(zhì)中，溫度升高Δt=0.632(t-t0)所需時間。熱敏電阻的主要參數(shù)熱敏電阻器的應(yīng)用篇伏安特性的位置在儀器儀表中的應(yīng)用

U

m

的左邊溫度計、溫度差計、溫度補償、微小溫度檢測、溫度報警、溫度繼電器、濕度計、分子量測定、水分計、熱計、紅外探測器、熱傳導測定、比熱測定U

m的附近液位測定、液位檢測U

m的右邊流速計、流量計、氣體分析儀、真空計、熱導分析旁熱型熱敏電阻器風速計、液面計、真空計1、檢測和電路用的熱敏電阻器

（U

m—峰值電壓）檢測用的熱敏電阻在儀表中的應(yīng)用

電路元件熱敏電阻器在儀表中應(yīng)用分類

在儀器儀表中的應(yīng)用U

m

的左邊偏置線圖的溫度補償、儀表溫度補償、熱電偶溫度補償、晶體管溫度補償U

m的附近恒壓電路、延遲電路、保護電路U

m的右邊自動增益控制電路、RC振蕩器、振幅穩(wěn)定電路測溫用的熱敏電阻器，其工作點的選取，由熱敏電阻的伏安特性決定。伏安特性的位置溫度檢測用的各種熱敏電阻器探頭

1—熱敏電阻；2—鉑絲；3—銀焊；4—釷鎂絲；5—絕緣柱；6—玻璃（二）

測溫用的熱敏電阻器1、各種熱敏電阻傳感器結(jié)構(gòu)2、

測表面電阻用的熱敏電阻器安裝方法

圖為測表面溫度用的熱敏電阻器的各種安裝方式。

測量物體表面溫度時熱敏電阻器的安裝方式正確錯誤3、

熱敏電阻測溫電橋