半导体温度计的设计与制作实验.doc

半导体温度计的设计和制作实验（非平衡电桥） 在温度不太低或不太高（如从－20oC到几百度）的情况下，通常可以用水银温度计来测一定的温度。由于生产和科学实验的发展，需要精密和快速的温度测量，因而就需要灵敏度较高的温度计。现在已有各种用途的温度计，半导体温度计就是其中的一种。 本实验的半导体温度计利用热敏电阻为传感器，利用非平衡电桥实现由电学量测量一些变化的非电量，这种思想现在应用范围扩展到很多领域，如长度、位移、应力、应变、温度、光强等转变成电学量，如电阻、电压、电流、电感和电容等，然后用电学仪器来进行测量。 一、实验目的 1．理解非平衡电桥的工作原理及其在非电量的电测法中的应用。 2．了解半导体温度计的基本原理 二、实验原理 1． 图1 热敏电阻伏安特性曲线 半导体温度计是利用热敏电阻的阻值随温度变化急剧的特性制作的，通过测量热敏电阻的阻值来确定温度的仪器。应根据待测温度区间和热敏电阻的阻值选用合适电学元件和测温电路。 2．半导体温度计测温电路的原理非平衡电桥的工作原理图如下 图2 半导体温度计测温电路原理图 图中G是微安表， RT为热敏电阻，当电桥平衡时，表的指示必为零，此时应满足条件： 若取R1 = R2，则R3的数值即为RT的数值。平衡后的电桥若其中某一臂的电阻又发生改变，则平衡将受到破坏，微安表中将有电流流过 （2） 由此可见微安表中的电流大小直接反映了热敏电阻的阻值的大小程度因此可以利用这种“非平衡电桥”的电路原理来实现对温度的测量。 ．半导体温度计 （3） 其中，微安表内阻RG用替代法测量如图所示。 图将开关K接向a端接通电源调节变阻器R1的滑动头使G满量程（或某适当值），记下G0的读数。切断电源E，将K接向b端，接通电源，再调R的值，使G0保持原值不变，这时电阻箱R上的指示数电桥各臂电阻R1，R2，R3已定、、实验内容1．实验用半导体热敏电阻作为传感器，设计制作一台测温范围为30~0°C的半导体温度计；要求微安计的全部量程均能有效利用，即30°C时，微安计指示为零，0°C时，指示为满刻度。 实验确定。查看电阻值---温度数据确定半导体温度计下限温度30°C）所对应的电阻值R和上限温度0°C）所对应的电阻值R2，取R1R2 得R3=RT1；根据实验中采用热敏电阻的实际情况，本实验中取VCD=1V，可以保证热敏电阻工作在伏安特性曲线的直线部分。令R1=R2，R3=RT1，由 计算出R1和R2的阻值，式中RT2为上限温度电阻值，RG为微安表内阻。 （2）焊接电路。当工作时不需要使用时，应将其置于专用支架上，避免烧伤、烫伤。避免烫坏导线或其他物件，并将电烙铁的放置地点应远离易燃品。烙铁头使用完成后，上面多余的焊锡尽可能不要乱甩，特别是往身后甩时危险更大。 在工作完成后，烙铁头在没有确信脱离电源时，不能用手摸。 拆焊有弹性的元器件时，不要离焊点太近，并使可能弹出焊锡的方向向外。温度计定标。令Rt=R1，调节R3 使微安表指零。（注意：以后R3不能变化），接着令Rt=R调节，使微安表满量程查看电阻值――温度数据，从30°C开始，每隔°C读取一次数据，依次输入标准电阻值。读取微安表的电流值，记录到数据表中。绘制电流温度曲线。表用自行设计温度计测量实际温度（如体温，室温等）、? （2）为什么在测R1和R2时，为什么要断开微安计？ （3）在下图中，微安计的电流是否可以由B流向A？