热电效应学生版.ppt

大多数绝缘材料和半导体具有负的电阻温度系数．也就是电阻率随温度的升高而减小，并且电阻率随温度的变化率比金属的更大。绝缘体，半导体具有负的电阻温度系数可以这样定性地解释：对于二者，随着温度的升高，会有更多的电子从价带或杂质能级跃迁到导带，产生了更多能参与导电的载流子(电子和空穴)，增大了载流子浓度。材料的电阻率不仅与载流子的碰撞或受散射的频率有关，还与载流子浓度有关，随着载流子浓度的增加，导电能力增强，电阻率便下降。第63页,共76页，星期六，2024年，5月利用半导体这一灵敏的电阻温度效应制造出的热敏电阻是测量和自动控制中很有用的电子元件。热敏电阻的温度与电阻关系可由下式给出：（1-19）R和R0分别为在温度TK和T0K下的电阻．B为热敏电阻常数。如果用作为温度系数α的定义．则由上式可得(1-20)自此可知，电阻温度系数与温度有关。第64页,共76页，星期六，2024年，5月NTC热敏电阻温度传感器热敏电阻的优点。热敏电阻随温度的阻值变化率比较大，所以热敏电阻在给定的温度范围内能提供更多的解决方法。热敏电阻较大的阻值变化率允许它们使用较长的导线而不用导线补偿。另外它们的小尺寸和小重量也意味着它们能被封装成各种情况。热敏电阻的缺陷。热敏电阻的阻值－温度特性具有严重的非线性。因此这些传感器所用的温度范围有一定的限制。目前的工业标准中仍存在热敏电阻的更换问题。如果从其它厂商而不是初始厂家那里购买更换的热敏电阻，则购买的新厂家热敏电阻与原厂家的输出就有差别，只有通过产品相近的厂商才能匹配初始的热敏电阻特性。第65页,共76页，星期六，2024年，5月NTC热敏电阻温度传感器负温度系数（NTC）热敏电阻传感器的核心部件为热敏电阻（半导体热电阻）。热敏电阻的基本电气特性是它的电阻值随温度的升高而急剧减小，并呈非线性。NTC热敏电阻通常由2或2中金属氧化物组成，混合在粘土中，并在高温炉内煅烧成致密的烧结陶瓷。陶瓷通常是极好的绝缘体，但是当温度增加时，热激发跑出的自由电子会越来越多。随着许多电子载流通过陶瓷，有效阻值则降低。电阻随温度的变化极为灵敏。典型变化为每摄氏度减少3%至7%。受使用材料的局限，热敏电阻可用的温度范围在–100°C-300°C。第66页,共76页，星期六，2024年，5月PTC:正温度系数热敏电阻金属型：温度系数较小陶瓷型：温度系数较大RTC：临界温度系数热敏电阻输出特性如图1-18所示：当温度达到某一值T0时，RTC材料电阻率达到极大值。ρTT0第67页,共76页，星期六，2024年，5月数字温度传感器DS18B20DS18B20简介:???（1）独特的单线接口方式：DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。

???（2）在使用中不需要任何外围元件。

???（3）可用数据线供电，电压范围：+3.0~+5.5V。

???（4）测温范围：-55~+125℃。固有测温分辨率为0.5℃。

???（5）通过编程可实现9~12位的数字读数方式。

???（6）用户可自设定非易失性的报警上下限值。

???（7）支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点测温。

???（8）负压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。第68页,共76页，星期六，2024年，5月数字温度传感器DS18B20第69页,共76页，星期六，2024年，5月数字温度传感器DS18B20DS18B20的测温原理：第70页,共76页，星期六，2024年，5月蓝宝石光纤高温传感器第71页,共76页，星期六，2024年，5月蓝宝石光纤高温传感器光纤温度传感器系统包括端部掺杂质的高温蓝宝石单晶光纤探头、Y型石英光纤传导束、超高亮发光二极管(LED)及驱动电路、光电探测器、荧光信号处理系统和辐射信号处理系统。如下图所示：第72页,共76页，星期六，2024年，5月蓝宝石光纤高温传感器在高温区(400℃以上)，光纤温度传感器基于光纤被加热要引起热辐射的原理工作。热辐射效应光强调制型光纤温度传感器属于被动式光强调制，它不需要外加光源，而直接由蓝宝石光纤制成的黑体腔收集热辐射，然后通过传输光纤送到光电二极管探测并进行数据处理。在低温区(400℃以下)，辐射信号较弱，系统开启发光二极管(LED)，使荧光测试系统工作，发光二极管发射调制的激励光，经聚光镜耦