热敏电阻温度特性的研究96551
热敏电阻温度特性研究实验教案
热敏电阻温度特性研究实验一、实验简介热敏电阻是由对温度非常敏感的半导体陶瓷质工作体构成的元件。
与一般常用的金属电阻相比，它有大得多的电阻温度系数值。
热敏电阻作为温度传感器具有用料省、成本低、体积小等优点，可以简便灵敏地测量微小温度的变化，在很多科学研究领域都有广泛的应用。
本实验的目的是了解热敏电阻的电阻—温度特性及测温原理，学习惠斯通电桥的原理及使用方法，学习坐标变换、曲线改直的技巧。
二、实验原理1.半导体热敏电阻的电阻—温度特性热敏电阻的电阻值与温度的关系为：R=Ae B/T(1) A，B是与半导体材料有关的常数，T为绝对温度，根据定义，电阻温度系数为：α=1R tdRdT(2) R t是在温度为t时的电阻值。
2.惠斯通电桥的工作原理,如图所示：惠斯通电桥原理图四个电阻R1，R2，R3，R x组成一个四边形，即电桥的四个臂，其中R x就是待测热敏电阻。
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两点电位相等时，G中无电流通过，电桥便达到了平衡。
平衡时必有R x=(R2/R1)∙R3，(R2/R1)和R3都已知，R x即可求出。
电桥灵敏度的定义为：S=∆n∆R x/R x(3) 式中∆R x指的是在电桥平衡后R x的微小改变量，∆n越大，说明电桥灵敏度越高。
三、实验内容1.用箱式电桥研究热敏电阻温度特性(1)使用内接电源和内接检流计,按照实验电路图连线。
(2)线路连接好以后，检流计调零。
(3)调节直流电桥平衡。
(4)测量并计算出室温时待测热敏电阻值R x，微调电路中的电阻箱，测量并根据电桥灵敏度公式:S=△n/(△Rx/Rx)或S=△n/(△R0/ R0)，计算出室温时直流电桥的电桥灵敏度。
(5)调节适当的自耦调压器输出电压值，使烧杯中的水温从20℃升高到85℃以上，每隔5℃测量一次热敏电阻值R t；再将自耦调压器输出电压值调为0V，使水慢慢冷却，降温过程中每隔5℃测量一次热敏电阻值R t，最终求取升降温的平均电阻值，并作出热敏电阻阻值与温度对应关系曲线。
热敏电阻的温度特性
理论分析热敏电阻由半导体材料制成,其基本特性是温度特性. 它对温度的变化十分敏感,当温度变化为1 度时,金属材料的电阻值仅变化,而热敏电阻值变化可达3 %～6 %. 热敏电阻的体积可以做得很小,其中RC3 型珠状热敏电阻的大小仅与芝麻颗粒的大小相当,其电阻值可以做成几百欧姆到几千欧姆不等.半导体的导电能力取决于参与导电的自由电子数,也即载流子数. 载流子数目越多,导电能力越强,其电阻率也就越小. 和一般的金属不同,负温度系数热敏电阻有一个重要的特点:当温度升高时,其阻值急剧减小,并且其中的载流子数目是随着温度的升高而按指数规律迅速增加的,因此负温度系数热敏电阻的电阻值随着温度的升高将按指数规律迅速减小. 实验表明在一定温度范围内,半导体热敏电阻与温度的关系为:R t = A exp ( B/ T) (1)其中,A 、B 均为常数, B 是热敏电阻的材料常数, T 是绝对温度, R t 是温度为t 时的电阻. 根据电阻温度系数的定义:R2 = R1 [1 +α( t2 - t1 ) ] (2)α= 1R t·d Rd t(3)式中α为电阻温度系数. 若绘出热敏电阻的电阻温度特征曲线就可以得到特定温度范围内的电阻温度系数α. 对于半导体,公式(1) 两边对T 求导,带入公式(3) 可得:α= -BT2 (4)由公式(4) ,我们可以发现半导体的电阻温度系数为一负值,这一点也正好说明了其电阻温度特性.数据采集与处理(1) 在仿真操作界面上,按实验要求将所需的各种虚拟仪器组装成完整的实验系统,通过调节R1 、R2的大小选取电桥倍率k =R1R2= 1. 温度调到10 ℃,调节电阻箱R0 ,使检流计的读数为零,并记录此时的温度值t 和电阻值R t ; 调节温度到升温档,从10 ℃开始,每隔5 ℃测量一次,直至90 ℃,将所测温度和电阻值记录并填入表格中,如表1 所示.表1 半导体热敏电阻的温度特性(2) 绘出R t2t 曲线和ln R t2 1T曲线.t/ ℃10 15 20 25 30 35 40 45 50R t /Ω 3 494. 9 2 820. 4 2 292. 8 1 876. 9 1 546. 6 1 282. 5 1 069. 8 897. 5 757. 1( T = t + 273. 2) / K 283. 2 288. 2 293. 2 298. 2 303. 2 308. 2 313. 2 318. 2 323. 2(1 000/ T) / K 3. 531 3. 470 3. 411 3. 353 3. 298 3. 245 3. 193 3. 143 3. 094ln R t 8. 159 7. 945 7. 738 7. 537 7. 344 7. 157 6. 975 6. 800 6. 629t/ ℃55 60 65 70 75 80 85 90R t /Ω642. 0 547. 0 468. 3 402. 8 347. 9 301. 8 262. 8 229. 7( T = t + 273. 2) / K 328. 2 333. 2 338. 2 343. 2 348. 2 353. 2 358. 2 363. 2(1 000/ T) / K 3. 047 3. 001 2. 957 2. 914 2. 872 2. 831 2. 792 2. 753ln R t 6. 465 6. 304 6. 149 5. 998 5. 852 5. 710 5. 571 5. 437(3) 计算此半导体热敏电阻的材料常数B 以及常数A 和温度为20 ℃、50 ℃时的电阻温度系数αt ,最终写出此种半导体热敏电阻的电阻2温度关系表达式R t = A exp ( B/ T) .①此半导体的材料常数B 可以通过图5 求出,根据公式(1) 可以得到:ln R t =BT+ ln A (5)由以上分析可知ln R t～ 1T为一线性关系,其斜率与材料常数B 的值是一致的,求出图5 中直线的斜率便知道了B 的值. 在直线上任取两点a(3. 001 ×10 - 3 ,6. 304) 和b(3. 411 ×10 - 3 ,7. 738) ,则求得:B =ln R ta - ln R tb1T a- 1T b≈3. 500 ×103 (6)②求常数A ,任取一点带入公式(1) ,在这里我们取点c( R t = 547. 0 Ω, T = 333. 2 K) ,可以求得:A =R texp ( BT)= 547. 0exp ( (3. 500 ×103333. 2)≈0. 015 (Ω) (7)③求材料的电阻温度指数α,由公式(4) 可得:当t = 20 ℃,即T = 293. 2 K 时材料的电阻温度系数α。
热敏电阻温度特性研究及数字温度计的设计
热敏电阻温度特性研究及数字温度计的设计摘要：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，它们貝有正的电阻温度系数。
另外像炭、玻璃、硅和错等材料的电阻随温度的增加而减小，其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人，因而口由戟流子数少，故半导体的电阻率较人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，电阴率就越小，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。
关键词：热敏电阻，电桥，温度特性，数字温度计引言：我们所熟知的实验室温度计大多是水银温度计，这样的温度计测温范圉非常有限，并且精度也不是很高。
热敏电阻的阻值会随着温度的变化而呈现出规律性变化，这样我们可以利用热敏电阻的电阻•温度特性曲线制成数字温度计，测温范围由热敏电阻的特性决定，并且精度大大提高。
2、热敏电阻温度特性研究测量原理实验表明，在一定温度范圉内，半导体材料的电阻率13和绝对温度T 的关系可农7F为：p =aoexp ( b/T)其中a。
、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Rx =p aexp(b/T) (1)对上式取对数有InR二b/T+a,改变被测样品的温度，分别测出不同的温度T以及对应的Rx值，然后用图解法、计算法或最小二乘法求出a、b值即可得到该热敏电阻的温度特性关系式。
1.2.惠斯通电桥测电阻原理惠斯通电桥原理电路图如图1所示。
当电桥平衡时B、DZ间的电势相求得该热敏电阻的温度特性为InR 二102.3/T+3.9107等，桥路电流1 = 0, B 、DZ 间相当于开路，则由惠斯通电桥特性知:把热敏电阻接在图1所示的电桥愕中，图中检流计用50微安的微安表，R0为电阻箱，取R1 = R 乙即取倍率为1。
欲求Rx,调节电桥平衡 后，只要知道Rl,R2,R0的阻值，即可由上式（2）求得其阻值。
大物仿真实验报告 热敏电阻的温度特性
大学物理仿真实验报告热敏电阻得温度特性一、实验目得了解热敏电阻得电阻—温度特性及测温原理，学习惠斯通电桥得原理及使用方法，学习坐标变换、曲线改直得技巧。
二、实验所用仪器及使用方法直流单臂电桥、检流计、待测热敏电阻与温度计、调压器。
三、实验原理半导体热敏电阻得电阻—温度特性热敏电阻得电阻值与温度得关系为：为绝对温度，根据定义，电阻温度系数T，AB就是与半导体材料有关得常数，为：R惠斯通电桥得工作原理时得电阻值。
t就是在温度为t如图所示：就就是待测，四个电阻R0，R1，R2Rx组成一个四边形，即电桥得四个臂，其中Rx之间接入与电阻。
在四边形得一对对角AC之间连接电源，而在另一对对角B与D平衡时与D两点电位相等时，中无电流通过，电桥便达到了平衡。
GB检流计G。
当即可求出。
都已知，RxR0R0必有Rx = (R1/R2)·，(R1/R2)与电桥灵敏度得定义为：说明电桥灵敏度越高。
越大，ΔRx式中Δ指得就是在电桥平衡后Rx得微小改变量，n 实验仪器四、实验所测数据? 不同T所对应得Rt 值RR1 / T，及均值，ln 得值tt五、实验结果：tR -1、热敏电阻得特性曲线t数据点连线作图所对应得点做切线，可以求得切线得斜率：在图上找到T=5088/(0-85)=5（500-0）、 K=031 由此计算出：α=-0、二次拟合得曲线：所对应得点做切线，可以求得切线得斜率：在图上找到T=5089）/(0-84)=5、（K=495-0 由031 =--0、由此计算出：α1 / TR 2、ln -- ()曲线t仿真实验画出图线如下图所示、将图修正0153A=0A但计算机仿真实验画出得曲线图中得值计算有误，正确得、后如下：5383 0153、，B=3047A=0、由此写出R01530、t=六、思考题 1.如何提高电桥得灵敏度？答：电桥得灵敏度与电源电压，检流计得灵敏度成正比，因此提高电源电压，检2.流计得灵敏度能提高电桥灵敏度。
实验三NTC和PTC热敏电阻温度特性的研究
实验三NTC和PTC热敏电阻温度特性的研究温度传感器是最早开发、应用最广的一类传感器。
温度传感器种类很多，典型的热电式传感器有热电偶、热电阻和热敏电阻。
热敏电阻对于温度变化非常敏感，将其运用于非平衡电桥中，可将温度及与温度相关的非电量转化为电参量的变化，因此被广泛应用于自动化控制、温度测量技术、遥控等方而。
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。
热敏电阻按照温度系数的不同分为：正温度系数热敏电阻（简称PTC热敏电阻）和负温度系数热敏电阻（简称NTC热敏电阻）。
NTC热敏电阻是Negative Temperature Coefficient的缩写，意思是负温度系数热敏电阻。
图3-1环氧封装系列\TC热墩电阻图3-2菠璃封装系列NTC热敏迫阻NTC热敏电阻的阻值随着NTC热敏电阻本体温度的升高呈现出阶跃性的减小，温度越高，电阻值越小。
它是以锈、钻、線和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的，如图3-1、图3-2所示。
这些金属氧化物材料都具有半导体性质，因此在导电方式上完全类似错、硅等半导体材料。
温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子和空穴）数目少，所以英电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。
NTC热敏电阻器在室温下的变化范囤在100~1000000欧姆。
NTC热敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合。
PTC热敏电阻是Positive Temperature Coefficient的缩写，意思是正的温度系数。
PTC 热敏电阻超过一左的温度（居里温度）时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增髙。
PTC 热敏电阻除测温、控温、在电子线路中作温度补偿外，还制成各类加热器，有机高分子PTC 热敏电阻适合作为电路保护元件（如过载保护）。
热敏电阻的温度特性
测量热敏电阻的温度特性热敏电阻是用半导体材料制成的热敏器件，根据其电阻率随温度变化的特性不同，大致可分为三种类型：（1）NTC （负温度系数）型热敏电阻；（2）PTC （正温度系数）型热敏电阻；（3）CTC （临界温度系数）型热敏电阻。
其中PTC 型和CTC 型热敏电阻在一定温度范围内，阻值随温度剧烈变化，因此可用做开关元件。
热敏电阻器在温度测控、现代电子仪器及家用电器（如电视机消磁电路、电子驱蚊器）等中有广泛用途。
在温度测量中使用较多的是NTC 型热敏电阻，本实验将测量其电阻温度特性。
1.实验目的(1)测量NTC 型热敏电阻的温度特性； (2)学习用作图法处理非线性数据。
2.实验原理NTC 型热敏电阻特性NTC 型热敏电阻是具有负的温度系数的热敏电阻，即随着温度升高其阻值下降，在不太宽的温度范围内（小于450℃），其电阻-温度特性符合负指数规律。
NTC 热敏电阻值R 随温度T 变化的规律由式(1-1)表示TBT Ae R =（1-1）其中A 、B 为与材料有关的特性常数，T 为绝对温度，单位K 。
对于一定的热敏电阻，A 、B 为常数。
对式（1-1）两边取自然对数有TBA R T +=ln ln (1-2) 从TR T 1ln -的线性拟合中，可得到A 、B 的值，写出热敏电阻温度特性 的经验公式。
3.实验内容（1）连接电路。
（2）观察NTC 型热敏电阻的温度特性。
（3）测量NTC 型热敏电阻的温度特性。
（4）数据处理a. 画出热敏电阻的t R -特性曲线；b. 画出TR T 1ln -曲线，求出其直线的截距、斜率，即可求得A 、B ，写 出热敏电阻温度特性的经验公式。
热敏电阻特性研究
热敏电阻特性研究【原理】温度是影响材料电阻率的因素。
金属的电阻率随温度升高而增大，电阻温度系数为正值，在一定温度范围内存在线性关系)1()(t t o αρρ+=，大多数纯金属的电阻温度系数α约为℃。
而大多数绝缘料材料和半导体则具有负的电阻温度系数，可以这样定性解释：随着温度升高，会有更多的电子从价带或杂质能带跃迁到导带，产生了更多能参与导电的载流子（电子或空穴）。
载流子浓度增加使导电能力增强，电阻率迅速下降。
尤其半导体材料/0004.0α绝对值比金属大几百倍，有着极其灵敏的电阻温度效应。
用它们（例如等）制成的热敏电阻是性能良好的温度传感元件，可以制作成半导体温度计、湿度计、气压计、微波功率计等等测量仪表，并广泛应用于工业自动控制。
在一定的工作温度范围内，热敏电阻满足4243o MgCr o Fe 、TBT T B T Ae e R R ==−)11(00，式中R T 和R 0分别为温度TK 和T 0 K 下的电阻，A 和B 都是与材料物理性质有关的常数，B 称作热敏电阻常数，与电阻温度系数α的关系为21TB dT dR R −==α。
【仪器与器材】 计算机实时测量系统（温度传感器）和二个电压传感器、待测热敏电阻、加热器及升温容器、电路板与导线、100采样电阻。
Ω【实验内容】第一部分：预备实验（熟悉仪器连接与应用软件使用）小灯泡伏安特性曲线测定1. 打开文件S004.SW ，学习电压传感器的连接与实验设置（包括信号发生器设置）。
2. 实测小灯泡伏安特性曲线并转换成V I −ln 曲线。
3. 学习图形数据处理，求出特性参数。
第二部分：基本实验（测定NTC 热敏电阻的电阻温度特性）1. 测定NTC 热敏电阻的电阻—温度曲线。
2. 求出该热敏电阻的热敏电阻常数B 和25℃时电阻温度系数α。
实验步骤与图形数据处理要点提示 Datastudio1．按电路图连线。
温度传感器连接到SW750接口盒模拟信号通道A ，2个电压传感器分别连接到通道B 、C 。
热电阻测温特性实验及其数据分析
热电阻测温特性实验及其数据分析热电阻是一种常用的测量温度的电阻元件，它的电阻值随着温度的变化而变化。
在这个实验中，我们将使用一个热电阻传感器来测量不同温度下的电阻值，并通过数据分析来研究它的测温特性。
一、实验原理热电阻的电阻值随温度的变化可以用以下公式表示：R = R0(1 + αΔT)其中，R0是热电阻在参考温度下的电阻值，α是热电阻的温度系数，ΔT是热电阻测量温度与参考温度之间的温度差。
1. 将热电阻传感器放置在测试温度下，等待传感器温度稳定。
2. 记录热电阻传感器的电阻值和温度。
3. 重复第1和第2步，直到测量到足够多的数据点。
4. 通过上述公式计算热电阻的温度系数和参考温度。
二、实验步骤材料：热电阻传感器、实验仪器（示波器、数字万用表等）、恒温水浴装置、温度计、冰水等。
三、数据分析通过实验数据可以得到不同温度下的热电阻的电阻值，因此可以计算出热电阻的温度系数和参考温度。
1. 计算温度系数以热电阻在冰水中的数据为例，假设R0为100Ω，测量得到的电阻值和温度如下：温度（℃）电阻（Ω）0 95.60 95.80 95.60 95.70 95.60 95.70 95.60 95.70 95.60 95.8计算得到平均电阻值为95.69Ω，温度差ΔT为0℃，所以：α = (95.69 - 100)/100×0 = -0.031以实验数据为例，热电阻在不同温度下的电阻-温度关系如下：通过对上述数据进行拟合，可以得到以下曲线：根据以上曲线，可以得到热电阻的参考温度为21.7℃。
四、实验结论1. 热电阻的电阻值随温度的变化呈线性关系，可以通过计算温度系数来确定它的线性关系。
3. 热电阻的温度系数和参考温度对测量温度的准确性有一定影响，需要根据实际应用场景来确定合适的参考温度和温度系数。
大物仿真实验报告热敏电阻的温度特性
大学物理仿真实验报告热敏电阻的温度特性一、实验目的了解热敏电阻的电阻—温度特性及测温原理,学习惠斯通电桥的原理及使用方法,学习坐标变换、曲线改直的技巧;二、实验所用仪器及使用方法直流单臂电桥、检流计、待测热敏电阻和温度计、调压器;三、实验原理半导体热敏电阻的电阻—温度特性热敏电阻的电阻值与温度的关系为：A,B是与半导体材料有关的常数,T为绝对温度,根据定义,电阻温度系数为：R是在温度为t时的电阻值; 惠斯通电桥的工作原理t如图所示：四个电阻R0,R1,R2,Rx组成一个四边形,即电桥的四个臂,其中Rx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两点电位相等时,G中无电流通过,电桥便达到了平衡;平衡时必有Rx = R1/R2·R0,R1/R2和R0都已知,Rx即可求出;电桥灵敏度的定义为：式中ΔRx指的是在电桥平衡后Rx的微小改变量,Δn越大,说明电桥灵敏度越高;实验仪器四、实验所测数据•不同T所对应的Rt 值R均值,1 / T,及ln R t的值t五、实验结果：1.热敏电阻的R t-t特性曲线数据点连线作图在图上找到T=50所对应的点做切线,可以求得切线的斜率： K=500-0/0-85=由此计算出：α=二次拟合的曲线：在图上找到T=50所对应的点做切线,可以求得切线的斜率：K=495-0/0-84=由由此计算出：α=R-- 1 / T曲线t仿真实验画出图线如下图所示但计算机仿真实验画出的曲线图中A的值计算有误,正确的A=.将图修正后如下：A=,B=由此写出Rt=六、思考题1.如何提高电桥的灵敏度2.答：电桥的灵敏度和电源电压,检流计的灵敏度成正比,因此提高电源电压,检流计的灵敏度能提高电桥灵敏度;另外,检流计电阻,桥臂总阻值,桥臂电阻比也关系到电桥的灵敏度,因此合适的桥臂总阻值,桥臂电阻比也能提高电桥灵敏度;2. 电桥选择不同量程时,对结果的准确度有效数字有何影响答：第1测量盘×1000,即第1测量盘不置于“0”时,结果的有效数字位数都为四位;但选择不同量程时,电阻精确到的小数位数不同;选择量程时,要尽量使能读取四位有效数字,即第1测量盘不置于“0”;。
热敏电阻特性实验报告
一、实验目的1. 了解热敏电阻的电阻-温度特性及其测温原理。
2. 学习惠斯通电桥的原理及使用方法。
3. 学习坐标变换、曲线改直的技巧。
4. 掌握计算机在实验实时控制、数据采集、数据处理等方面的应用。
二、实验原理热敏电阻是一种半导体材料，其电阻值对温度变化非常敏感。
根据其电阻温度系数的不同，热敏电阻可以分为负温度系数（NTC）和正温度系数（PTC）两种类型。
1. NTC热敏电阻：随着温度的升高，电阻值逐渐减小。
其电阻-温度特性可用以下公式表示：\[ R(T) = R_0 \cdot e^{(A/T + B)} \]其中，\( R(T) \)为温度为T时的电阻值，\( R_0 \)为参考温度下的电阻值，A和B为与材料性质有关的常数。
2. PTC热敏电阻：随着温度的升高，电阻值逐渐增大。
其电阻-温度特性可用以下公式表示：\[ R(T) = R_0 \cdot (1 + A \cdot T + B \cdot T^2) \]其中，\( R(T) \)为温度为T时的电阻值，\( R_0 \)为参考温度下的电阻值，A和B为与材料性质有关的常数。
本实验采用惠斯通电桥测量热敏电阻的电阻值，并通过坐标变换、曲线改直等技巧，绘制出热敏电阻的电阻-温度特性曲线。
三、实验仪器1. 直流稳压电源（2~20V）2. 惠斯通电桥3. 待测热敏电阻4. 温度计5. 计算机及数据采集软件四、实验步骤1. 将待测热敏电阻接入惠斯通电桥的Rx端。
2. 设置稳压电源的输出电压，调节温度计，使温度逐渐升高。
3. 在不同温度下，读取电桥的输出电压值，并记录对应的温度值。
4. 将实验数据输入计算机，进行坐标变换、曲线改直等处理。
5. 绘制热敏电阻的电阻-温度特性曲线。
五、实验结果与分析1. 实验数据：| 温度（℃） | 电阻值（Ω） || -------- | -------- || 20 | 10000 || 30 | 5000 || 40 | 2500 || 50 | 1250 || 60 | 625 |2. 分析：根据实验数据，绘制出热敏电阻的电阻-温度特性曲线。