热敏电阻温度特性及热敏电阻温度计的设计.doc

热敏电阻温度特性及热敏电阻温度计的设计
热敏电阻是对温度变化表现出非常敏感的一种半导体电阻元件,它能测量出温度的微小变化,并且体积小,工作稳定,结构简单。因此,它在测温技术、无线电技术、自动化和遥控等方面都有广泛的应用。
利用热敏电阻作为感温元件,并且配有温度显示装置的温度仪表称为热敏电阻温度计。热敏电阻能把温度信号变成电信号,从而实现了非电量的测量。值得提出的是,电量测量是现代测量技术中最简便的测量技术,不仅测量装置简单、造价低、灵敏度高、而且容易实现自动化控制,是测量技术的一个重要的发展趋势。
【实验目的】


3、了解负温度系数热敏电阻的温度特性
4、设计和安装一台热敏电阻温度计,并对这台温度计的测量误差进行测试和评价
【实验原理】
内容1 热敏电阻的温度特性
1、测量原理
热敏电阻的基本特性是它的温度特性,许多材料的电阻随温度的变化而发生变化,纯金属和许多合金的电阻随温度增加而增加,它们具有正的电阻温度系数。另外像炭、玻璃、硅和锗等材料的电阻随温度的增加而减
小,具有负的电阻温度系数。在半导体中原子核对价电子的约束力要比金属中大,因而自由载流子数少,故半导体的电阻率较大而纯金属的电阻率较小。由于半导体中载流子数目是随着温度的升高而按指数规律急剧增加,载流子越多,导电能力越强,电阻率就越小,因此半导体热敏电阻的阻值随着温度的升高电阻率将按指数
?规律减少。如温度由?100C变至?400C?时,由铂丝材料制成的电阻,其阻值变化10倍
7左右;而热敏电阻的阻值在上述温度变化相同的情况下变化可达到10倍。
实验表明,在一定温度范围内,半导体材料的电阻率?和绝对温度T的关系可表示为:
??a0eb
其中a0、b为常数,仅与材料的物理性质有关。
由欧姆定律得热敏电阻的阻值:
RT??
上式中令a?a0LLb?a0eb/T?ae (1) SSL 、S、L分别为热敏电阻的横截面积和电极间的距离。 S
b对式(1)取对数有:lnRT?lna? T
或写作Y?A?BX (线性变化关系)
式中Y?lnRT,A?lna,B?b,X?,改变被测样品的温度,分别测出不同的温度T以及对应的RT值,重复7—10次,可用图解法、计算法或最小二乘法求出A、a、b值。
2、测量电路
测量电路如图a所示,利用惠斯通电桥测定被
测样品在不同温度下的阻值,由电路平衡可知,被测
样品的电阻RT为:RT?R1R3 R4
在用实验测量热敏电阻RT时, RT不能单独构成
一桥臂,应按照图b所示的电路。适当选取R22、R23 和
R21,使得桥路的电阻变化关系在测量范围之内,并使
所在桥臂总电阻的RT变化很小,且使检流计的偏转与
温度的变化尽量呈线性关系。
3、实验内容:
热敏电阻的温度特性研究,通过电路进行测量求
出a、b值。
(1)按图a实验装置接好电路,安装仪器。
(2)在容器内盛入水,开启直流电源开关,在电热丝
—;对水加热,使水温逐渐上升,
温度由水银温度计读出。热敏电阻的两条引出线连接到惠
斯通电桥的待测电阻的两接线柱上。
(3)测试