热敏电阻特性实验√.doc

热电阻特性实验 热敏电阻(Thermally Sensitive Resistor,简称为Thermistor),是对温度敏感的电阻的总称，是一种电阻元件，即电阻值随温度变化的电阻。一般分为两种基本类型：负温度系数热敏电阻NTC（Negative Temperature Coefficient）和正温度系数热敏电阻PTC（Positive Temperature Coefficient）。NTC热敏电阻表现为随温度的上升，其电阻值下降；而PTC热敏电阻正好相反。 【实验目的】 1、研究Pt100铂电阻、Cu50铜电阻和热敏电阻（NTC和PTC）的温度特性及其测温原理。 2、研究比较不同温度传感器的温度特性及其测温原理。 【实验原理】 1、Pt100铂电阻的的测温原理 金属铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性，利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω，电阻变化率为0.3851Ω/℃。铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，应用温度范围广，是中低温区（-200～650℃）最常用的一种温度检测器，不仅广泛应用于工业测温，而且被制成各种标准温度计（涵盖国家和世界基准温度）供计量和校准使用。 按IEC751国际标准， 温度系数TCR=0.003851，Pt100（R0=100Ω）、Pt1000（R0=1000Ω）为统一设计型铂电阻。 TCR=(R100-R0)/(R0×100) （1） 100℃时标准电阻值R100=138.51Ω。100℃时标准电阻值R1000=1385.1Ω。 Pt100铂电阻的阻值随温度变化而变化计算公式： -200t0 ℃ Rt=R0[1+At+Bt2+C(t-100)t3] （2） 0t850 ℃ Rt=R0（1+At+B] （3） Rt在t℃时的电阻值；R0在0℃时的电阻值 。式中A、B、C的系数各为： A=3.90802×10-3C-1 ；B=-5.802×10-7C-2 ；C=-4.27350×10-12C-4?。 三线制接法要求引出的三根导线截面积和长度均相同，测量铂电阻的电路一般是不平衡电桥，铂电阻作为电桥的一个桥臂电阻，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，当桥路平衡时，通过计算可知： （4） 当R1=R2时，导线电阻的变化对测量结果没有任何影响，这样就消除了导线线路电阻带来的测量误差，但是必须为全等臂电桥，否则不可能完全消除导线电阻的影响，但分析可见，采用三线制会大大减小导线电阻带来的附加误差，工业上一般都采用三线制接法。 2、热敏电阻温度特性原理(NTC型) 热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体电阻，它有负温度系数和正温度系数两种。负温度系数的热敏电阻(NTC)的电阻率随着温度的升高而下降(一般是按指数规律)；而正温度系数热敏电阻(PTC)的电阻率随着温度的升高而升高；金属的电阻率则是随温度的升高而缓慢地上升。热敏电阻对于温度的反应要比金属电阻灵敏得多，热敏电阻的体积也可以做得很小，用它来制成的半导体温度计，已广泛地使用在自动控制和科学仪器中，并在物理、化学和生物学研究等方面得到了广泛的应用。 在一定的温度范围内，半导体的电阻率?和温度T之间有如下关系： (5) 式中A1和B是与材料物理性质有关的常数，T为绝对温度。对于截面均匀的热敏电阻，其阻值RT可用下式表示： (6) 式中RT的单位为Ω，?的单位为Ωcm ，为两电极间的距离，单位为cm，S为电阻的横截面积，单位为cm2。将(5)式代入(6)式，令，于是可得： (7) 对一定的电阻而言，A和B均为常数。对(7)式两边取对数，则有 (8) 与成线性关系，在实验中测得各个温度T的RT值后，即可通过作图求出B和A值，代入(7)式，即可得到RT的表达式。式中RT为在温度T(K)时的电阻值(Ω)，A为在某温度时的电阻值(Ω)，B为常数(K)，其值与半导体材料的成分和制造方法有关。 图3-1表示了热敏电阻(NTC)与普通