半导体热敏电阻
多晶半导体热敏电阻
多晶半导体热敏电阻多晶半导体热敏电阻，顾名思义，是一种基于多晶半导体材料的热敏电阻。
热敏电阻是一种电阻值随着温度变化而变化的电阻器件，其主要原理是利用材料的温度敏感特性来实现温度的测量。
多晶半导体热敏电阻的工作原理是基于材料的电阻随温度的变化规律。
在室温下，多晶半导体材料的电阻较高，随着温度的升高，电阻值会逐渐下降。
这是因为随着温度的升高，材料中的载流子浓度增加，电阻减小。
相反，在低温下，材料的电阻值较高，因为载流子浓度较低。
多晶半导体热敏电阻的特点在于其温度系数较大。
温度系数是指电阻值随温度变化的速率，通常用温度系数的绝对值来表示。
多晶半导体热敏电阻的温度系数一般在3000-5000 ppm/℃之间，远高于金属电阻的温度系数。
这意味着多晶半导体热敏电阻对温度的变化更加敏感，能够提供更准确的温度测量。
多晶半导体热敏电阻的应用十分广泛。
首先，它常用于温度测量领域。
通过测量电阻值的变化，可以得到物体的温度信息。
多晶半导体热敏电阻的灵敏度高，响应速度快，因此在工业自动化、环境监测等领域得到广泛应用。
其次，多晶半导体热敏电阻还可用于温度补偿电路。
由于其温度系数较大，可以通过与其他电阻器件组成电路，实现对温度变化的补偿，提高电路的稳定性和精度。
多晶半导体热敏电阻的制备主要通过选择合适的半导体材料，并进行特定的工艺处理来实现。
常用的多晶半导体材料有氧化锌、氧化镁、氧化铜等。
制备过程中，需要控制材料的晶粒大小和分布，以及材料的纯度和结晶度，以确保电阻值的稳定性和可靠性。
多晶半导体热敏电阻是一种基于多晶半导体材料的热敏电阻器件，利用材料的电阻随温度变化的特性来实现温度的测量。
其具有温度系数较大、灵敏度高等特点，广泛应用于温度测量和温度补偿电路中。
通过选择合适的材料和制备工艺，可以实现多晶半导体热敏电阻的稳定性和可靠性。
随着科技的发展，多晶半导体热敏电阻有望在更多领域发挥重要作用。
半导体热敏电阻
电流－时间特性：
表示PTC元件的自热和外部热耗散达到平衡之前的 电流与时间的关系。在PTC元件施加某一电压的瞬 间，由于初值较小，电流迅速上升；随着时间的推 移，因PTC元件的自热功能，进入正温电阻特性区 域，阻值急剧增加，电流大幅下降，最后达到稳定 状态、电流达到稳定状态的时间取决于PTC元件的 热容量、热耗散系数和外加电压等。根据PTC的这 种特性，可广泛的应用于电机启动、继电器接点保 护、定时器、彩色电视机自动消磁等。
PHale Waihona Puke C热敏电阻 是在工作温度范围内，阻值随着温度地升高而 增加地热敏电阻器称为正温度系数热敏电阻， 简称PTC元件。
PTC元件主体的主要材料是钛酸钡，掺入能改变居里点温度的物 质和极微量的导电杂质，经研磨、压型、高温烧结而成的复合钛 酸盐的N型半导瓷。
PTC元件在达到一个特定的温度前，电阻值随温度变化缓慢， 当超过这个温度时，阻值剧增，发生阻值剧增变化的这点温度称 居里点温度，是PTC元件的主要技术指标之一。
1、灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍 以上，能检测出10-6℃的温度变化；
2、工作温度范围宽，常温器件适用于- 55℃～315℃，高 温器件适用温度高于315℃（目前最高可达到2000℃）， 低温器件适用于-273℃～55℃；
3、体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体 及生物体内血管的温度；
PTC热敏电阻
基本特性
电阻－温度特性：表示PTC电阻（取对数）与温度 的关系，有两种类型：
– 缓慢型（补偿型或A型）：PTC元件具有一般的线性阻温特 性，其温度系数在＋（3～8）﹪/℃，可广泛的应用于温度 补偿、温度测量、温度控制、晶体管过流保护。
– 开关型（B型）：又称临界PTC元件,在温度达到居里点后， 其阻值急剧上升，温度系数可达＋（15～60）﹪/℃以上， 可用于晶体管电路以及电动机、线圈的过流保护。电动机 及变压器的电流控制。各种电路设备的温度控制和控制、 温度报警及恒温发热体等。
半导体热敏电阻特性研究实验报告
半导体热敏电阻特性研究实验报告半导体热敏电阻特性研究实验报告引言：半导体热敏电阻是一种基于半导体材料的温度敏感性元件，其电阻值随温度的变化而变化。
本实验旨在研究半导体热敏电阻的特性，并探索其在温度测量和控制中的应用。
实验一：热敏电阻与温度关系的测量在本实验中，我们选择了一种常见的热敏电阻材料，并使用了恒流源和数字温度计来测量其电阻值与温度之间的关系。
首先，我们将热敏电阻与恒流源相连，并将电流保持在恒定值。
然后，我们使用数字温度计测量不同温度下的电阻值。
通过多次测量，我们得到了一组电阻-温度数据。
根据实验数据，我们绘制了电阻-温度曲线。
结果显示，热敏电阻的电阻值随温度的升高而下降，呈现出明显的负温度系数特性。
这意味着热敏电阻在高温下具有较低的电阻值，在低温下具有较高的电阻值。
实验二：热敏电阻在温度测量中的应用在实验一的基础上，我们进一步探索了热敏电阻在温度测量中的应用。
我们设计了一个简单的温度测量电路，将热敏电阻与电压源和电压测量仪相连。
通过测量电压测量仪的输出电压，我们可以间接地推算出热敏电阻的电阻值，从而得知温度。
实验结果表明，该方法能够较准确地测量温度，且具有较高的灵敏度和稳定性。
实验三：热敏电阻在温度控制中的应用除了温度测量，热敏电阻还可以应用于温度控制。
我们设计了一个简单的温度控制电路，其中包括热敏电阻、比较器和加热元件。
当温度超过设定阈值时，热敏电阻的电阻值会下降，导致比较器输出高电平信号，进而控制加热元件的工作。
当温度降低到设定阈值以下时，热敏电阻的电阻值上升，比较器输出低电平信号，停止加热。
实验结果表明，该温度控制电路能够实现对温度的自动控制，具有较高的精度和稳定性。
这种基于热敏电阻的温度控制方法在实际应用中具有广泛的潜力。
结论：通过本次实验，我们研究了半导体热敏电阻的特性，并探索了其在温度测量和控制中的应用。
实验结果表明，热敏电阻具有良好的温度敏感性能，可广泛应用于各种温度相关的领域。
半导体热敏电阻的工作原理和主要特点
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半导体热敏电阻感温原理
半导体热敏电阻感温原理半导体热敏电阻是一种温度敏感的电阻，其电阻值随温度的变化而变化。
它是利用半导体材料的特性来实现的。
半导体材料的电阻随温度的变化而变化，这种变化是非常显著的，因此可以用来制作热敏电阻。
半导体热敏电阻的工作原理是基于半导体材料的能带结构。
半导体材料的能带结构是指电子在材料中的能量分布情况。
在半导体材料中，电子的能量分布在两个能带之间，分别是价带和导带。
在低温下，电子主要分布在价带中，因此半导体材料的电阻很大。
随着温度的升高，电子会逐渐跃迁到导带中，导致电阻的减小。
半导体热敏电阻的温度系数是指电阻随温度变化的比例。
温度系数越大，电阻随温度变化的幅度就越大。
半导体热敏电阻的温度系数一般在几百到几千ppm/℃之间。
半导体热敏电阻的应用非常广泛。
它可以用于温度测量、温度控制、温度补偿等方面。
在温度测量方面，半导体热敏电阻可以用来制作温度传感器。
温度传感器可以将温度转换为电信号，从而实现对温度的测量。
在温度控制方面，半导体热敏电阻可以用来制作温度控制器。
温度控制器可以根据温度的变化来控制电路的开关，从而实现对温度的控制。
在温度补偿方面，半导体热敏电阻可以用来补偿电路中其他元件的温度漂移，从而提高电路的稳定性和精度。
半导体热敏电阻的制作方法有很多种。
其中比较常见的方法是采用氧化锌、硅、碳化硅等半导体材料制作。
制作过程中需要控制材料的成分、结构和制备工艺等因素，以保证半导体热敏电阻的性能和稳定性。
半导体热敏电阻是一种非常重要的温度敏感元件，具有广泛的应用前景。
随着科技的不断发展，半导体热敏电阻的性能和应用将会得到进一步的提高和拓展。
半导体单晶热敏电阻
半导体单晶热敏电阻半导体单晶热敏电阻是一种温度敏感材料，它的电阻值随着温度的变化而变化。
半导体的热敏电阻峰值的位置、尺寸以及灵敏度等特性与材料的构成密切相关，其可以用于制造温度感应单元、温度传感器、温度控制器等用途。
半导体单晶热敏电阻由两种不同类型的半导体材料组成，其中一种是负温度系数的半导体材料，即当温度升高时，这种半导体材料的电阻值会降低。
另一种是正温度系数的半导体材料，其电阻值会随温度的升高而增大。
半导体单晶热敏电阻可以通过改变比例系数和温度系数来调整其灵敏度。
此外，它还具有响应速度快、精度高、耐高温、抗磨损等优点，因此广泛应用于自动控制、医疗设备、化学工业、电力电子、电信通讯等领域。
1. 温度传感器半导体单晶热敏电阻可以用于测量温度。
它可以将温度变化转换为电阻值的变化，并通过测量电阻值来确定物体的温度。
温度控制器可以通过检测温度变化，自动调整设备的加热或冷却，以维持特定的温度范围。
半导体单晶热敏电阻的灵敏度较高，因此可以用于制造高精度的温度控制器。
4. 温度计光电传感器可以通过检测光线的变化来测量物体的位置、颜色、形状等特征。
半导体单晶热敏电阻可以用于制造高精度的光电传感器，以便在不同的光照条件下实现精确测量。
1. 响应速度快半导体单晶热敏电阻的响应速度很快，可以快速检测温度变化并提供准确的输出信号。
2. 精度高半导体单晶热敏电阻的测量精度很高，可以提供极为精确的温度测量结果，因此适用于需要高精度温度测量的应用。
3. 耐高温4. 抗磨损半导体单晶热敏电阻具有较高的抗磨损性能，因此适用于需要高度耐磨的应用。
5. 成本较低总之，半导体单晶热敏电阻具有响应速度快、精度高、耐高温、抗磨损等优点，可以用于制造温度感应单元、温度传感器、温度控制器等用途。
半导体热敏电阻用途
半导体热敏电阻用途
半导体热敏电阻是一种特殊材料制成的电阻器，可以通过测量其电阻值来确定环境的温度变化。
这种电阻器主要有两大类：正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）。
半导体热敏电阻的用途广泛，具体如下：
1. 温度传感器：半导体热敏电阻最常见的用途之一是作为温度传感器。
例如，NTC热敏电阻被广泛应用于工业温度测量领域，如电机、变压器、电源和
电子设备的温度保护。
在汽车热管理系统中，NTC热敏电阻也作为空气侧、介质侧的温度测量工具，如蒸发器温度传感器、制冷剂温度传感器、驾驶室内温度传感器、冷却液温度传感器等。
2. 防浪涌保护：为了避免电路导通时产生的瞬时浪涌电流，通常会串联一个功率NTC热敏电阻。
这样可以有效地抵抗启动时的浪涌电流，保护电路。
3. 抑制爆震：NTC热敏电阻可以用在爆震传感器中，当发动机爆震时，NTC热敏电阻会因为发动机的温度变化而改变阻值，这个阻值变化可以触
发电路来减少发动机的爆震。
4. 电磁炉的感应加热：NTC热敏电阻可以用在电磁炉的感应加热部分，通
过热敏电阻控制加热的温度。
5. 电子设备中的温度控制：在计算机和其他电子设备中，热敏电阻可以用于检测内部温度并控制风扇运行速度，以避免过热而造成的故障。
6. 医学领域：热敏电阻还可用于医学领域，例如病人体温监测。
以上内容仅供参考，如有需要，建议查阅相关文献或咨询电子工程专家。
简述半导体热敏电阻的工作原理
简述半导体热敏电阻的工作原理
热敏电阻是一种敏感元件，电阻值会随着温度的变化而改变，属于可变电阻，广泛应用于各种电子元器件中。
热敏电阻通常在有限的温度范围（-90℃〜130℃）内实现较高的精度。
半导体热敏电阻半导体热敏电阻按电阻值随温度变化的特性可分为三种类型，即负温度系数热敏电阻(NTC)，正温度系数热敏电阻(PTR)以及在某一特定温度下电阻值会发生突变的临界温度电阻器(CTR)。
半导体热敏电阻的工作原理：热敏电阻器利用半导体的电阻值随温度变化而改变这一特性形成热敏元件。
在一定的温度范围内，根据测量热敏电阻值的变化，方可得知被测介质的温度变化。
在温度变化相同时，热敏电阻器的阻值变化约为铅热电阻的10倍。
因为半导体的导电方式是载流子导电，所以这才形成半导体的温度特性。
由于半导体中载流子的数目远比金属中的自由电子少，所以它的电阻率变大。
随着温度的升高，半导体中参加导电的载流子数目增多，导电率会增加，电阻率也就下降。
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.::实验预习::.
【实验目的】
1．了解几种常用的接触式温度传感器的原理及其应用范围；
2．测量这些温度传感器的特征物理量随温度的变化曲线．
【实验原理】
1．铂电阻
导体的电阻值随温度变化而改变，通过测量其电阻值推算出被测环境的温度，利用此原理构成的传感器就是热电阻温度传感器．能够用于制作热电阻的金属材料必须具备以下特性：（1）电阻温度系数要尽可能大和稳定，电阻值与温度之间应具有良好的线性关系；（2）电阻率高，热容量小，反应速度快；（3）材料的复现性和工艺性好，价格低；（4）在测量范围内物理和化学性质稳定.目前，在工业中应用最广的材料是铂和铜.
铂电阻与温度之间的关系，在0～630.74 o C范围内可用下式表示
(1)
在－200～0 o C的温度范围内为
(2)
式中，R0和RT分别为在0 o C和温度T时铂电阻的电阻值，A、B、C为温度系数，由实验确定，A = 3.90802×10－３o C－１，B = －5.80195×10－７o C－２，C = －4.27350×10－１２o C－４．由式（1）和式（2）可见，要确定电阻RT 与温度T的关系，首先要确定R0的数值，R0值不同时，RT 与T的关系不同．目前国内统一设计的一般工业用标准铂电阻R0值有100Ω和500Ω两种，并将电阻值RT 与温度T的相应关系统一列成表格，称其为铂电阻的分度表，分度号分别用Pt100和Pt500表示．
铂电阻在常用的热电阻中准确度最高，国际温标ITS－90中还规定，将具有特殊构造的铂电阻作为13.5033 K～961.78 o C标准温度计来使用．铂电阻广泛用于－200～850 o C范围内的温度测量，工业中通常在600 o C以下．
2.半导体热敏电阻
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．
来源上海交通大学物理实验中心
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、杆状、垫圈状等各种形状．与金属导体热电阻比较，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φ0.2 mm，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（102～105 Ω），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．
热敏电阻的温度系数a T定义如下
(7)
由式（7）以看出，a T是随温度降低而迅速增大．a T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T= 293.15 K（20o C）时，热敏电阻的a
=4.7%/o C，约为铂电阻的12倍．
T
3．PN结温度传感器
PN结温度传感器是利用半导体材料和器件的某些性能参数的温度依赖性，实现对温度的检测、控制和补偿等功能．实验表明，在一定的电流模式下，PN结的正向电压与温度之间具有很好的线性关系．根据PN结理论，对于理想二极管，只要正向电压UF大于几个kBT/e（+kB为波尔兹曼常数，e为电子电荷）．其正向电流IF与正向电压UF和温度T之间的关系可表示为
(8)
式中，Ug = Eg/e，Eg为材料在T = 0 K时的禁带宽度（以eV为单位），B和r为常数．由半导体理论可知，对于实际二极管，只要它们工作的PN结空间电荷区中的复合电流和表面漏电流可以忽略，而又未发生大注入效应的电压和温度范围内，其特性与上述理想二极管是相符合的．实验表明，对于砷化镓、锗和硅二极管，在一个相当宽的温度范围内，其正向电压与温度之间的关系与式（8）是一致的，如图2所示．
来源上海交通大学物理实验中心
实验发现晶体管发射结上的正向电压随温度的上升而近似线性下降，这种特性与二极管十分相似，但晶体管表现出比二极管更好的线性和互换性．二极管的温度特性只对扩散电流成立，但实际二极管的正向电流除扩散电流成分外，还包括空间电荷区中的复合电流和表面漏电流成分．这两种电流与温度的关系不同于扩散电流与温度的关系，因此，实际二极管的电压－温度特性是偏离理想情况的．由于三极管在发射结正向偏置条件下，虽然发射结也包括上述三种电流成分，但是只有其中的扩散电流成分能够到达集电极形成集电极电流，而另外两种电流成分则作为基极电流漏掉，并不到达集电极．因此，晶体管的IC－UBE关系比二极管的IF －UF关系更符合理想情况，所以表现出更好的电压－温度线性关系．根据晶体管的有关理论可以证明，NPN
晶体管的基极－发射极电压UBE与温度T和集电极电流IC的函数关系与二极管的UF与T和IF函数关系式（8）相同．因此，在集电极电流IC恒定条件下，晶体管的基极－发射极电压UBE与温度T呈线性关系．但严格地说，这种线性关系是不完全的，因为关系式中存在非线性项．
4．集成温度传感器
集成温度传感器是将温敏晶体管及其辅助电路集成在同一芯片的集成化温度传感器．这种传感器最大的优点是直接给出正比于绝对温度的理想的线性输出．目前，集成温度传感器已广泛用于－50～＋150℃温度范围内的温度检测、控制和补偿等．集成温度传感器按输出形式可分为电压型和电流型两种．三端电压输出型集成温度传感器是一种精密的、易于定标的温度传感器，如LM135，LM235，LM335系列等．其主要性能指标如下：（1）工作温度范围：－50～＋150℃，－40～＋125℃，－10～＋100℃；（2）灵敏度：10mV/K；（3）测量误差：工作电流在0.4～5mA范围内变化时，如果在25℃下定标，在100℃的温度范围内误差小于1℃．图3（a）示出这类温度传感器的基本测温电路．把传感器作为一个两端器件与一个电阻串联，加上适当电压就可以得到灵敏度为10mV/K，直接正比于绝对温度的输出电压UO．实际上，这时可以看成是温度为10mV/K
来源上海交通大学物理实验中心
由此式可见，工作电流随温度变化，但是对于LM135等系列传感器作为电压源时，其内阻极小，故电流变化并不影响输出电压．如果这些系列的传感器作为三端器件使用时，可通过外接电位器的调节完成温度定标，以减小工艺偏差而产生的误差，其连接如图3（b）所示．例如，在25oC（298.15K）下，调节电位器使输出电压为2.982V，经如此定标后，传感器的灵敏度达到设计值10mV/K的要求，从而提高了测温精度．
电流型集成温度传感器，在一定温度下，它相当于一个恒流源，输出电流与绝对温度成正比．因此，它具有不易受接触电阻和引线电阻的影响以及电压噪声的干扰．例如，美国AD公司的产品AD590电流型集成温度传感器，只需要单电源（＋4～＋30V），即可实现温度到电流的线性变换，然后在终端使用一只取样电阻即可实现电流到电压的转换，使用十分方便．而且，电流型比电压型的测量精度更高．AD590的主要性能指标如下：（1）电源电压：＋4～＋30V；（2）工作温度范围：－50～＋150℃；（3）标称输出电流（在25℃）：298.2Aμ；（4）标称温度系数：1A/Kμ；（5）测量误差：校准时为±1.0℃，不校准时为±1.7℃．图4是AD590构成的简单温度测量电路．每1K温度时，输出电流为1Aμ，因此，每1K温度时负载R两端电压为1mV．。