设计制做半导体热敏电阻温度计.ppt

电学设计性实验 ——设计制做半导体热敏电阻温度计 ——设计制做半导体热敏电阻温度计 一、实验目的 了解热敏电阻的特性，掌握用热敏电阻测量温度的基本原理和方法。 学习采用不平衡电桥把微安表改装成温度表。 热敏电阻基本知识 热敏电阻是材料的电阻值随温度的变化而变化的电阻。 根据温度系数可以分为： 正温度系数热敏电阻：dR/dT0 负温度系数热敏电阻： dR/dT0 正温度系数热敏电阻 金属材料: 分子热振动对电子运动的影响 负温度系数热敏电阻 金属氧化物材料 （类似于半导体） 自由载流子浓度随温度升高而增加 负温度系数热敏电阻 负温度系数热敏电阻的主要技术参数： 温度特性： B值： 其中RT和RN分别是温度T和N时的电阻值。B值也不是恒定值，只是在某一个区间内变化不大。 非平衡电桥 非平衡测量，有测量桥路电压、测量桥路电流等多种形式，本实验采用桥路电流测量的方法。图1非平衡电桥电路图 经推导得证，桥臂电阻、电源电压与桥路电流的关系可用下式表示： 式中 在其他参数不变的条件下，RT 的变化直接影响Ig 的变化，实验测得Ig 的值，可以间接计算出 RT 的大小。 电学设计性实验（一）  ——设计制做半导体热敏电阻温度计 实验测量连线图（2） a. 外接稳压可调电源；b. 桥路接微安表；c. RX 处接热敏电阻； d. RS处接可调电阻箱； 电学设计性实验（一）  ——设计制做半导体热敏电阻温度计 4. 设计制做半导体热敏电阻温度计的实验步骤 第一次课及课后要完成的任务： 记录仪器参量：电阻箱的调节范围，电源的调节范围，微安表的量程和对应的内阻，热敏电阻的室温阻值和选定的高温【75°C】及其阻值【查出来】。绘出实验电路，记录流过微安表的电流表达式。 利用表达式，分析电桥各比例臂的数值、电源电压对微安表电流的影响。利用选定的微安表量程【即选定了内阻】、满量程的高温电阻【加水测量】、室温电阻、各比例臂电阻，计算出电源电压。要考虑流过电流表的电流方向【正负极接到那一端】。 利用公式 R1,R2,根据电桥其它电阻的阻值，选择相近的整数，并相等。 在测量的低温端【室温】Ig=0mA,利用R0,确定Rs; 在温度表的高温端【75度】，Ig=400mA,和R75的阻值,确定电源电压。 (5 ). 适当选择电桥倍率，在确定的下限温度环境中，调节RS使电桥平衡，此 时微安表读数为零； (6 ). 保持RS不变, 调节工作电源E,使测量环境温度达到上限温度时,表头示值 为预计上限温度； (7 ). 在RS、E 均保持恒定不变条件下，测绘 Ig ～ T曲线，亦即为热敏电阻 温度表定标； (8 ). 更新表盘, 制做完成热敏电阻温度计；（本实验只要求做出Ig ～ t 数据 对照表） (9 ). 利用自制的半导体热敏电阻温度计测量温度； 电学设计性实验（一）  ——设计制做半导体热敏电阻温度计 实验结果的表现形式： 电学设计性实验（一）  ——设计制做半导体热敏电阻温度计 5. 电桥非平衡测量的应用 ○. 电桥非平衡测量可以准确、实时、连续地得到测量结果； ○. 它的测量结果是电学量（电流、电压），能够支持多种显示方式，实现高 精度自动测量； ○. 结合日趋成熟的传感器技术和自控技术，经由电桥非平衡测量的结果，方 便构成实用的自动控制系统；（如温度控制系统、湿度控制系统等等） * * 实验结果： 温度与电流的关系 ūA 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 10 20 30 40 50 T ūA 或表现为 ūA ～ T 对应关系列表： 表盘示意图： 电流(ūA) 温度(℃) 10 9 8 7