电阻温度特性
半导体热敏电阻的电阻—温度特性实验讲义
∞ 半导体热敏电阻的电阻—温度特性实验原理1. 半导体热敏电阻的电阻—温度特性某些金属氧化物半导体（如：Fe3O4、MgCr2O 4 等）的电阻与温度的关系满足式（1）：B R = R e T （1） T ∞式中 R T 是温度为T 时的热敏电阻阻值，R ∞ 是T 趋于无穷时热敏电阻的阻值阻的材料常数，T 为热力学温度。
①，B 是热敏电热敏电阻对温度变化反应的灵敏度一般由电阻温度系数α来表示。
根据定义，电阻温 度系数可由式（2）来决定：α = 1 R T dR TdT （2）由于这类热敏电阻的α 值为负，因此被称为负温度系数（NTC ）热敏电阻，这也是最 常见的一类热敏电阻。
2. 惠斯通电桥的工作原理半导体热敏电阻的工作阻值范围一般在 1~106Ω，需要较精确测量时常用电桥法，惠斯 通电桥是一种应用很广泛的仪器。
惠斯通电桥的原理如图 1 所示。
四个电阻 R 0 、R 1 、R 2 和 R x 组成一个四边形，其中 R x就是待测电阻。
在四边形的一对对角 A 和 C 之间连接电源；而在另一对对角 B 和D 之间接 入检流计 G 。
当 B 和 D 两点电势相等时，G 中无电流通过，电桥便达到了平衡。
平衡时必CR b 图 1 惠斯通电桥原理图 图 2 惠斯通电桥面板图① 由于(1)式只在某一温度范围内才适用，所以更确切的说 R 仅是公式的一个系数，而并非实际 T 趋于无穷时热敏电阻的阻值。
R R 1 有 R x = R 2 R 1 R 0 ， 2 和 R 0 都已知， R x 即可求出。
R 0 为标准可变电阻，由有四个旋钮的电R 阻箱组成，最小改变量为 1Ω。
1 R2 称电桥的比率臂，由一个旋钮调节，它采用十进制固定值，共分 0.001，0.01，0.1，1，10，100，1000 七挡。
热敏电阻的电阻--温度特性曲线NTC
RX
RX
I
A
RT
T
21
②并联法
RT RX R RT RX
R
RT
RX
RX
RT
RT // RX
T
22
二、热敏电阻器的伏安特性（U—I）
表示加在其两端的电压和通过的电流，在热敏电阻器 和周围介质热平衡（即加在元件上的电功率和耗散功 率相等）时的互相关系。
1.负温度系数（NTC）热敏电阻器的伏安特性
热敏电阻 引线 玻璃壳
（a）珠状
（b）片状
（c）杆状
（d）垫圈状
6
热敏电阻的特点 1 ．灵敏度高。通常温度变化 1℃阻值变化 约1% ～6% ，电阻温度系数的范围甚宽，绝 对值比一般金属电阻大10～100倍。 2．材料加工容易、性能好 3 ．阻值在 1Ω ～ 10MΩ 之间可供自由选择， 使用方便。 4．稳定性好 5．原料资源丰富，价格低廉 6. 主要缺点是其阻值与温度变化呈非线 性关系。原件稳定性和互换性较差。
热敏电阻温度传感器
姓名：苏衍保，倪希同 班级：14级 控制理论与控制工程 3班 学院：电气与自动化工程学院
1
初识热敏电阻传感器篇
2
一 认识热敏电阻
3
热敏电阻是利用某种半导体材料的电阻率随 温度变化而变化的性质制成的。 在温度传感器中应用最多的有热电偶、热 电阻（如铂、铜电阻温度计等）和热敏电阻。 热敏电阻发展最为迅速，由于其性能得到不断 改进，稳定性已大为提高，在许多场合下（-40 ～＋350℃）热敏电阻已逐渐取代传统的温度传 感器。
3．突变型负温度系数热敏电阻器（CTR） Chop Temperature Resistor
11
走进热敏电阻传感器的世界篇 ——热敏电阻的特性
电阻温度特性的测量实验报告心得
电阻温度特性的测量实验报告心得在这个学期的生物实验课上，我们做了许多有趣、新奇而又复杂的科学小实验。
其中最令人难忘和好玩的就数这个“自制水流计”了。
以前看过有关于这方面的书籍，所以对它还是比较熟悉的。
但当真正亲手动手去做时才发现原来要想完成这么简单的事情也并非那么容易。
每次都是出乎意料地费力，可结果总不如意。
经过几次失败后，终于明白了实验操作的技巧：用一根长绳子将三个酒精灯固定在桌面上，把电池夹在两个酒精灯之间，再让一位同学握住手柄将它旋转起来。
刚开始做时感觉很别扭，因为只要稍微移动一下酒精灯的位置，电池盒里的电池就会随着晃动，但后来习惯了就没什么问题了。
试验很顺利，可就当我松懈下来时却被意外打断了——我竟然忘记按暂停键！心里忐忑不安地等待着老师的批评。
我本能地掏出笔准备画图标示错误的地方，不料老师先朝我笑了笑，然后向我走近，低声说道：“继续吧，只要结果准确就行。
”听到老师这样讲我立刻重拾信心，继续尝试起来……这一次是测量金属电阻温度特性的实验，首先老师告诉我们为什么要进行这个实验。
我们知道当导体的温度改变时其电阻值也跟着发生变化。
于是老师从冰箱里拿出了一些金属片（不锈钢），给我们演示在常温时它们的电阻值大约为0。
5—1。
4欧姆，但在室温环境下它们的电阻值就已达10—6欧姆。
此时我更加迫切希望自己能够得到真实数据来证明老师说法的正确性。
不久后我便做好了电路连接工作。
这一次是测量金属电阻温度特性的实验，首先老师告诉我们为什么要进行这个实验。
我们知道当导体的温度改变时其电阻值也跟着发生变化。
于是老师从冰箱里拿出了一些金属片(不锈钢)，给我们演示在常温时它们的电阻值大约为0。
5—1。
4欧姆，但在室温环境下它们的电阻值就已达10—6欧姆。
此时我更加迫切希望自己能够得到真实数据来证明老师说法的正确性。
不久后我便做好了电路连接工作。
但由于导线太短或者距离远未能形成通路，无法判断实验结果。
放学后我向父母讨教了许多做实验的注意事项及怎样才能得到真实数据的办法，总算没有辜负他们的殷切期盼。
热敏电阻温度特性实验的滞后性误差探讨
热敏电阻温度特性实验的滞后性误差探讨热敏电阻是一种根据温度变化而改变电阻值的元件。
在工业自动化、生物医学、环境监测等领域中广泛应用。
在热敏电阻的使用过程中，温度特性对其性能影响非常明显，因此了解热敏电阻的温度特性具有重要意义。
滞后性误差的产生原因主要有以下几个方面：1.热敏电阻自身的热容量：热敏电阻由于具有一定的热容量，需要一定的时间才能达到与所测物体的温度相同的值。
这种热容量与热敏电阻的体积、密度等因素有关。
2.热敏电阻材料的热导率：热导率是指物质传导热量的能力。
热敏电阻材料的热导率低，导致热量传递速度较慢，因此造成了滞后性误差。
3.热敏电阻与测量环境的热传递：在实际使用中，热敏电阻与测量环境之间存在一定的热传递过程，而热传递过程需要一定的时间。
热敏电阻的表面温度与测量环境之间存在一定的温度梯度，因此会产生滞后性误差。
为了减小滞后性误差，需要采取以下措施：1.选择响应速度较快的热敏电阻：不同型号的热敏电阻具有不同的响应速度，可以根据实际情况选择相应的型号。
2.降低热敏电阻的热容量：可以通过减小热敏电阻的体积或采用高热导率的材料来减小热容量，从而加快响应速度。
3.提高热敏电阻材料的热导率：可以选择热导率较高的材料，提高热量传导速度，从而减小滞后性误差。
4.优化测量环境的热传递：可以采用较好的散热装置，如散热片、散热风扇等，加快热传递速度，减小滞后性误差。
滞后性误差的大小与热敏电阻的响应特性、测量环境等相关，具体情况需要实验测量和分析。
通过实验测量滞后性误差的大小，可以根据实际需求进行修正和校正，提高热敏电阻的测量精度和稳定性。
总之，滞后性误差是热敏电阻温度特性实验中的重要误差源之一，能够通过选择合适的热敏电阻、优化测量环境以及进一步研究热传递等方法来减小滞后性误差，提高热敏电阻的测量精度和稳定性。
碳膜电阻的温度
碳膜电阻的温度特性引言碳膜电阻是一种常见的电子元件，广泛应用于电路中的电流限制、电流测量和电压分压等功能。
然而，与金属电阻相比，碳膜电阻的电阻值会受到温度的影响。
本文将探讨碳膜电阻的温度特性，以及在实际应用中如何考虑和处理这种变化。
碳膜电阻的基本原理碳膜电阻的结构由一层薄膜状的碳材料组成，通常通过沉积碳粉或沉积聚合物中的碳形成。
薄膜的形成使得碳膜电阻具有较高的电阻值，以及一定的温度特性。
碳膜电阻的温度系数碳膜电阻的电阻值随温度的变化而变化，这是由于碳材料的电阻率与温度密切相关。
碳膜电阻的温度系数（Temperature Coefficient of Resistance，TCR）用于描述电阻值随温度变化的程度。
通常情况下，TCR的单位为ppm/℃（百万分之一/摄氏度）。
碳膜电阻的温度特性一般来说，碳膜电阻的电阻值随温度的升高而增加。
这是因为在较高的温度下，碳材料的电阻率会增大，导致整体电阻值的增加。
此外，碳膜电阻的温度特性还与碳材料的制备工艺和组成有关，不同的碳膜电阻可能具有不同的温度特性。
碳膜电阻的温度补偿由于碳膜电阻的温度特性，当电路中的环境温度发生变化时，电阻值也会发生变化，从而可能影响电路的正常工作。
为了补偿这种温度变化，可以采取以下几种方法：电路补偿法通过电路设计和电路连接方式进行补偿，例如使用温度传感器将温度信息反馈给电路控制系统，以调整电路工作参数，使得电路整体的性能能够在不同温度下保持稳定。
温度补偿电阻使用具有与碳膜电阻相反的温度特性的元件来进行补偿，例如使用正温度系数电阻（PTCR）或负温度系数电阻（NTCR）与碳膜电阻串联或并联连接，从而抵消碳膜电阻的温度变化。
温度校准和修正对于特定的应用场景，可以通过实验和测试收集到不同温度下的电阻值数据，并建立温度-电阻关系曲线。
通过测量环境温度并使用相应的校准曲线，可以估计和修正碳膜电阻的温度变化。
结论碳膜电阻在使用过程中会受到温度的影响，导致电阻值发生变化。
计算机仿真实验半导体热敏电阻的电阻—温度特性实验报告
半导体热敏电阻的电阻—温度特性实验原理 1. 半导体热敏电阻的电阻—温度特性：某些金属氧化物半导体（如：Fe3O4、MgCr2O4 等）的电阻与温度的关系满足式（1）RT = R∞ eB T（1）式中 RT 是温度为 T 时的热敏电阻阻值，R∞ 是 T 趋于无穷时热敏电阻的阻值①，B 是热敏电阻的材料常数， T 为热力学温度。
热敏电阻对温度变化反应的灵敏度一般由电阻温度系数α来表示。
根据定义，电阻温度系数可由式（2）来决定：α=1 dRT RT dT（2）由于这类热敏电阻的α值为负，因此被称为负温度系数（NTC）热敏电阻，这也是最常见的一类热敏电阻。
2. 惠斯通电桥的工作原理半导体热敏电阻的工作阻值范围一般在 1~106Ω，需要较精确测量时常用电桥法，惠斯通电桥是一种应用很广泛的仪器。
惠斯通电桥的原理如图 1 所示。
四个电阻 R0 、 R1 、R2 和 R x 组成一个四边形，其中 R x 就是待测电阻。
在四边形的一对对角 A 和C 之间连接电源；而在另一对对角 B 和 D 之间接入检流计 G。
当 B 和 D 两点电势相等时，G 中无电流通过，电桥便达到了平衡。
平衡时必D R1 RxSGAGCR2 R B ER0Sb图 1 惠斯通电桥原理图图 2 惠斯通电桥面板图①由于(1)式只在某一温度范围内才适用，所以更确切的说R∞ 仅是公式的一个系数，而并非实际 T 趋于无穷时热敏电阻的阻值。
有 Rx =R1 R R0 ， 1 和 R0 都已知， R x 即可求出。
R0 为标准可变电阻，由有四个旋钮的电 R2 R2阻箱组成，最小改变量为 1Ω。
R1 称电桥的比率臂，由一个旋钮调节，它采用十进制固定 R2值，共分 0.001，0.01，0.1，1，10，100，1000 七挡。
测量时应选择合适的挡位，保证测量值有 4 位有效数。
电桥一般自带检流计，如图 2 所示，如果有特殊的精度要求也可外接检流计，本实验采用外接的检流计来判断电桥的平衡。
热敏电阻的温度特性研究
热敏电阻的温度特性研究及其应用一、 实验目的1．了解热敏电阻和Cu50的基本结构及其应用。
2．研究热敏电阻的阻值与温度的关系，并测定电阻温度系数和热敏电阻材料常数。
3．比较Cu50的温度特性。
4．熟悉惠斯顿单臂电桥的工作原理和使用方法。
二、 实验原理物质的电阻值随温度而变化的现象称为热电阻效应。
在一定的温度范围内，可以通过测量电阻值的变化而进行温度变化的测量，这就是热电传感器的工作原理。
典型的热电传感器有热电偶、热电阻和热敏电阻。
其中，热敏电阻由半导体材料制成，它的电阻温度系数比金属的大几百倍，有着极其灵敏的电阻温度效应，同时它还具有体积小、反应快等优点。
热敏电阻是性能良好的温度传感元件，可以制成半导体温度计、湿度机、气压计、微波功率计等测量仪表，并广泛应用于工业自动控制。
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 ）。
其中，NTC 型热敏电阻的电阻值会随温度上升而下降，且电阻随温度的变化范围较大。
热敏电阻的电阻-温度特性曲线如图1所示。
图1NTC 型热敏电阻的电阻与温度的关系式为：T B T Ce R = （1）其中，T 为热力学温度，B 和C 都是与材料物理性质有关的常数，B 称作热敏电阻材料常数，一般为1500-6000K 。
热敏电阻的电阻温度系数T α定义为温度变化1℃时阻值的变化量与该温度下的阻值之比：dTdR R TT T 1=α （2）将式（1）代入上式中得： 2TBT -=α （3） 单位是K -1，一般为－2%～－6%K -1。
由式（3）可以看出，T α是随温度降低而迅速增大。
T α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。
Cu50是一种用铜丝做成的热电阻，它的电阻的阻值是随着温度线性变化的，在0℃时它的阻值为50Ω。
其电阻值计算公式为：Cu50的电阻值=实际温度值×k+50 其中k 为变化率，单位：Ω/℃。
热敏电阻和热电偶的温度特性测量
热敏电阻和热电偶的温度特性研究(FB203型多档恒流智能控温实验仪)热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体电阻，它有负温度系数和正温度系数两种，负温度系数它的电阻率随着温度的升高而急剧下降（一般是按指数规律），而正温度系数电阻率随着温度的升高而急剧升高（一般是按指数规律），金属的电阻率则是随温度的升高而缓慢地上升。
热敏电阻对于温度的反应要比金属电阻灵敏得多，热敏电阻的体积也可以做得很小，用它来制成的半导体温度计，已广泛地使用在自动控制和科学仪器中，并在物理、化学和生物学研究等方面得到了广泛的应用。
【实验目的】1．研究热敏电阻、铜电阻；铂电阻、热电偶的温度特性。
2．掌握利用直流单臂电桥与控温实验仪测量热敏元件在不同温度下电阻值的方法。
【实验原理】温度传感器是利用一些金属、半导体等材料与温度相关的特性制成的。
常用的温度传感器的类型、测温范围和特点各不相同，本实验将通过测量几种常用的温度传感器的特征物理量随温度的变化，来了解这些温度传感器的工作原理。
1．热敏电阻温度特性原理：在一定的温度范围内，半导体的电阻率ρ和温度T 之间有如下关系：/1B TAe ρ= （1） 式中1A 和B 是与材料物理性质有关的常数，T 为绝对温度。
对于截面均匀的热敏电阻，其阻值T R 可用下式表示：T lR Sρ= （2） 式中T R 的单位为Ω，ρ的单位为cm Ω，l 为两电极间的距离，单位为cm ，S 为电阻的横截面积，单位为2cm 。
将（1）式代入（2）式，令1l A A S=，于是可得：/B TT R Ae = （3）对一定的电阻而言，A 和B 均为常数。
对（3）式两边取对数，则有：1l n l n T R B A T=+ （4）T R ln 与T1成线性关系，在实验中测得各个温度T 的T R 值后，即可通过作图求出B 和A 值，代入（3）式，即可得到T R 的表达式。
式中T R 为在温度)K (T 时的电阻值)(Ω，A 为在某温度时的电阻值)(Ω，B 为常数)K (，其值与半导体材料的成分和制造方法有关。
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热敏电阻温度特性的研究
一、实验目的
了解和测量热敏电阻阻值与温度的关系
二、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
三、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：
1．有很大的负电阻温度系数，因此其温度测量的灵敏度也比较高；
2．体积小，目前最小的珠状热敏电阻的尺寸可达mm 2.0φ，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；
3．具有很大的电阻值（Ω-5
2
1010），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；
4．制造工艺比较简单，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
)/exp(T B A R T = （1）
式中，T R 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0T 时的电阻值0R ，即
)/exp(00T B A R = （2）
比较式（1）和式（2），可得
)]1
1(exp[0
0T T B A R R T -= （3）
由式（3）可以看出，只要知道常数B 和在温度为0T 时的电阻值0R ，就可以利用式（3）计算在任意温度T 时的T R 值。
常数B 可以通过实验来确定。
将式（3）两边取对数，则有:
)1
1(ln ln 0
0T T B R R T -+= （4）
由式（4）可以看出，T R ln 与
T
1
成线性关系，直线的斜率就是常数B ，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T α定义如下
21T
B dT dR R T T T -=⨯=
α （5） 由式（5）可以看出，T α是随温度降低而迅速增大。
T α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
)20(15.293C K T ︒=时，热敏电阻的%7.4=T α 1)(-︒C ，约为铂电阻的12倍。
四、实验内容和步骤
1、连接好实验仪器，如图
2、图3所示：
图2
内有加热引线和温度传感器引线
隔热板 恒温腔
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50C ︒），打开“加热开关”，将“温度选择”开关置于“上盘温度”，观察温度的变化，直至温度稳定，此时加热盘可能达不到设定温度，可适当调节“设定温度细选”使其温度达到所需的温度（如50.0℃），这时给加热盘设定的温度要高于所需的温度。
观察数字万用表的读数，待其稳定时，测出此温度时的电阻值。
3、重复步骤2，设定温度依次递增10C ︒（如依次为60C ︒、70C ︒、80C ︒、90C ︒、100C ︒），测出在上述温度点时的电阻值。
4、根据上述实验数据，绘出T R T -曲线和T R ln －
T 1曲线，验证T R ln 与T
1
是否成线性关系。
5、将NTC 热敏电阻传感器换成Pt100传感器，实验观测随着温度的变化，Pt100的电阻值如何变化，有什么特点。
五、数据记录及处理
1、 测量出对应温度的电阻值，且求出T
1
，T R ln
数字万用表
插入加热盘 的恒温腔中
2、作出NTC 热敏电阻的T R T -曲线
3、验证T R ln 与T
1
是否成线性关系
4、误差分析
5、Pt100的电阻值随着温度变化的规律
六、思考题
1、半导体热敏电阻与金属导热电阻比较，具有什么特点？
2、数据记录及处理中为什么要验证T R ln 与
T
1
是否成线性关系？ 3、当温度变化时，NTC 热敏电阻与Pt100的电阻值分别做什么变化，变化的趋势各有
什么特点？
℃
Ω/T R
1)/(-︒C T
T R ln。