热敏电阻特性研究.doc

热敏电阻温度特性的研究
实验目的
了解和测量热敏电阻阻值与温度的关系
实验仪器
YJ-RZ-4A数字智能化热学综合实验仪、NTC热敏电阻传感器、Pt100传感器、
数字万用表
实验原理
热敏电阻是其电阻值随温度显著变化的一种热敏元件。热敏电阻按其电阻随温度变化的典型特性可分为三类,即负温度系数(NTC)热敏电阻,正温度系数(PTC)热敏电阻和临界温度电阻器(CTR)。PTC和CTR型热敏电阻在某些温度范围内,其电阻值会产生急剧变化。适用于某些狭窄温度范围内的一些特殊应用,而NTC热敏电阻可用于较宽温度范围的测量。热敏电阻的电阻-温度特性曲线如图1所示。
图1
NTC半导体热敏电阻是由一些金属氧化物,如钴、锰、镍、铜等过渡金属的氧化物,采用不同比例的配方,经高温烧结而成,然后采用不同的封装形式制成珠状、片状、杠状、垫圈状等各种形状。与金属导热电阻比较,NTC半导体热敏电阻具有以下特点:
,因此其温度测量的灵敏度也比较高;
,目前最小的珠状热敏电阻的尺寸可达,故热容量很小可作为点温或表面温度以及快速变化温度的测量;
(),因此可以忽略线路导线电阻和接触电阻等的影响,特别适用于远距离的温度测量和控制;
,价格便宜。半导体热敏电阻的缺点是温度测量范围较窄。
NTC半导体热敏电阻具有负温度系数,其电阻值随温度升高而减小,电阻与温度的关系可以用下面的经验公式表示
(1)
式中,为在温度为T时的电阻值,T为绝对温度(以K为单位),A和B分别为具有电阻量纲和温度量纲,并且与热敏电阻的材料和结构有关的常数。由式(1)可得到当温度为时的电阻值,即
(2)
比较式(1)和式(2),可得
(3)
由式(3)可以看出,只要知道常数B和在温度为时的电阻值,就可以利用式(3)计算在任意温度T时的值。常数B可以通过实验来确定。将式(3)两边取对数,则有:
(4)
由式(4)可以看出,与成线性关系,直线的斜率就是常数,热敏电阻的材料常数B一般在2000—6000K范围内。
热敏电阻的温度系数定义如下
(5)
由式(5)可以看出,是随温度降低而迅速增大。决定热敏电阻在全部工作范围内的温度灵敏度。热敏电阻的测温灵敏度比金属热电阻的高很多。例如,B值为4000K,当时,热敏电阻的,约为铂电阻的12倍。
四、实验内容和步骤
内有加热引线和温度传感器引线
接“上盘”
隔热板
恒温腔
1、连接好实验仪器,如图2、图3所示:
图2
NTC热敏电阻
数字万用表
插入加热盘
的恒温腔中
图3
2、将“温度选择”开关置于“设定温度”,调节“设定温度粗选”和“设定温度细选”,选择设定所需温度点(如