热电式传感器-Ch9.

1、第8章 热电式传感器 8.1 热电偶传感器 8.2 热电阻 8.3 热敏电阻8.1 8.1 热电偶传感器热电偶传感器 在工业生产过程中，温度是需要测量和控制的重要参数之一。在温度测量中，热电偶的应用极为广泛，常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。 热电式传感器是一种将温度变化转换为电量变化的装置。热电偶是将温度量转换为电势大小的热电式传感器。结构简单，使用方便测量范围广、精度高可测局部温度输出信号便于远距离传送等优点：8.1.1 热电偶的工作原理热电偶的工作原理 一、热电效应一、热电效应 当有两种不同的导体或半导体当有两种不同的导体或半导体A和和B组成一个回路，其组成一个

2、回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端或热端，另一端温度为称为工作端或热端，另一端温度为T0 ，称为自由端（也称，称为自由端（也称参考端）或冷端，回路中将产生一个电动势，该电动势的方参考端）或冷端，回路中将产生一个电动势，该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。这种现象称为向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。这种现象称为“热电效应热电效应”，两种导体组成的回路称为，两种导体组成的回路称为“热电偶热电偶”，这两，这两种导体称为种导体称为“热电极热电极”，产生的电动势则称为，产生的电动势则称为“热电

3、势热电势”。 热电势由两部分电势组成，一部分是两种导体的接触电热电势由两部分电势组成，一部分是两种导体的接触电势，另一部分是单一导体的温差电势。势，另一部分是单一导体的温差电势。 （一） 接触电势BAABnneKTTeln)(eAB(T)导体A、B结点在温度T 时形成的接触电动势；e单位电荷， e =1.610-19C； K波尔兹曼常数， k =1.3810-23 J/K ；nA、nB 导体A、B在温度为T 时的电子密度。接触电势的大小与温度高低及导体中的电子密度有关。接触电势的大小与温度高低及导体中的电子密度有关。接触电势原理图+ABeAB(T)-eA(T，T0)导体A两端温度为T、T0时形

4、成的温差电动势；T，T0高低端的绝对温度； A汤姆逊系数，表示导体A两端的温度差为1时所产生的温差电动势，例如在0时，铜的 =2V/。（二） 温差电势dTTTeTTAA0),(0AeA(T, To)ToT温差电势原理图+由导体材料A、B组成的闭合回路，其接点温度分别为T、T0,如果TT0，则必存在着两个接触电势和两个温差电势，回路总电势：eB(T,T0)T0TeAB(T)eAB(T0)eA(T,T0)AB（三） 回路总电势nAT、nAT0导体A在结点温度为T和T0时的电子密度； nBT、nBT0导体B在结点温度为T和T0时的电子密度；A 、 B导体A和B的汤姆逊系数。),(),()()(),(

5、0000TTeTTeTeTeTTEBAABABABTTABBTATBTATdTnneKTnneKT0000)(lnln 热电偶的基本性质：热电偶的基本性质：（1）热电偶回路热电势只与组成热电偶的材料及两）热电偶回路热电势只与组成热电偶的材料及两端温度有关；与热电偶的长度、粗细、形状无关。端温度有关；与热电偶的长度、粗细、形状无关。（2）如果热电偶两电极材料相同，即）如果热电偶两电极材料相同，即nAnB，A B，虽然两端温度不同，但回路中的总热电势仍为，虽然两端温度不同，但回路中的总热电势仍为零，因此热电偶必须用两种不同材料作热电极；零，因此热电偶必须用两种不同材料作热电极；（3）如果热电偶两电

6、极材料不同，而热电偶两端的）如果热电偶两电极材料不同，而热电偶两端的温度相同，即温度相同，即TT0，回路中也不产生热电势。，回路中也不产生热电势。TTABBTATBTATABdTnneKTnneKTTTE00000)(lnln),( BAABABABnnTTeKTeTeTTEln,000 CTfTeTeT ,TEABABAB00 CTfTeTeT ,TEABABAB00由此可知：当由此可知：当保持不变时保持不变时 E EABAB(T,T(T,T0 0) )和和T T有单值对有单值对应关系，这是热电偶测温的基本公式。应关系，这是热电偶测温的基本公式。热电极的极性热电极的极性测量端失去电子的热电极

7、为正极，得到电子的热测量端失去电子的热电极为正极，得到电子的热电极为负极。电极为负极。在热电势符号在热电势符号E EABAB(T,T(T,T0 0) )，规定写在前面的，规定写在前面的A A、T T分别分别为正极和高温，写在后面的为正极和高温，写在后面的B B、T T0 0分别为负极和低分别为负极和低温。如果它们的前后位置互换，则热电势极性相反。温。如果它们的前后位置互换，则热电势极性相反。TTETTEABAB,0000TTETTEBAAB,0AB0ABCTTTT，EET0T0BTAC EAB（T, T0）= EAC（T, T0）+ ECB（T, T0）T0TEBA(T,T0)BAT0TEAC

8、(T,T0)ACT0TECB(T,T0)CB导体导体C称为标准电极（一般由铂制成）。这一规律称为标准电称为标准电极（一般由铂制成）。这一规律称为标准电极定律。极定律。标准电极定律是一个极为实用的定律。可以想象，纯标准电极定律是一个极为实用的定律。可以想象，纯金属的种类很多，而合金类型更多。因此，要得出这金属的种类很多，而合金类型更多。因此，要得出这些金属之间组合而成热电偶的热电动势，其工作量是些金属之间组合而成热电偶的热电动势，其工作量是极大的。由于铂的物理、化学性质稳定，熔点高，易极大的。由于铂的物理、化学性质稳定，熔点高，易提纯，所以，我们通常选用高纯铂丝作为标准电极，提纯，所以，我们通常

9、选用高纯铂丝作为标准电极，只要测得各种金属与纯铂组成的热电偶的热电动势，只要测得各种金属与纯铂组成的热电偶的热电动势，则各种金属之间相互组合而成的热电偶的热电动势可则各种金属之间相互组合而成的热电偶的热电动势可根据式根据式 直接计算出来。直接计算出来。 例如：热端为例如：热端为100，冷端为，冷端为0时，镍铬合金与纯铂时，镍铬合金与纯铂组成的热电偶的热电动势为组成的热电偶的热电动势为2.95mV，而考铜与纯铂组，而考铜与纯铂组成的热电偶的热电动势为成的热电偶的热电动势为-4.0mV，则镍铬和考铜组合，则镍铬和考铜组合而成的热电偶所产生的热电动势应为而成的热电偶所产生的热电动势应为2.95mV-

10、(-4.0mV)=6.95mV EAB（T, T0）= EAC（T, T0）+ ECB（T, T0）(4)(4)连接导体定律连接导体定律),(),(),(00TTETTETTTEnBAnABnABAB为在工业测量温度中使用补偿导线提供了理论基础。为在工业测量温度中使用补偿导线提供了理论基础。BBA Tn T T0 AAB()()()00+=TTETTETTEnABnABAB，方法u 冰点槽法u 计算修正法u 补正系数法u 零点迁移法u 冷端补偿器法u 软件处理法8.1.2 热电偶冷端温度补偿原因l由热电偶测温原理知，只有当冷端温度保持不变时，热电势才是被测温度的单值函数 ；l热电偶分度表给出的

11、热电势是以冷端温度0条件下测得的，使用时必须满足T00 ，否则会产生误差。 在工程测温中，冷端温度常随环境温度的变化而变化，将引入测量误差，因此，必须采取修正或补偿措施。1. 1. 冰点槽法冰点槽法把热电偶的参考端置于冰水混合物容器里，使把热电偶的参考端置于冰水混合物容器里，使T0=0。这种办法仅限于科学实验中使用。为了避免冰水导电引这种办法仅限于科学实验中使用。为了避免冰水导电引起两个连接点短路，必须把连接点起两个连接点短路，必须把连接点分分别置于两个玻璃试别置于两个玻璃试管里，浸入同一冰点槽，使相互绝缘。管里，浸入同一冰点槽，使相互绝缘。mVABABTCC仪表铜导线试管补偿导线热电偶冰点槽

12、冰水溶液T02. 计算修正法用普通室温计算出参考端实际温度TH，利用公式计算注意:既不能只按1.999mV查表，认为T=49，也不能把49加上21，认为T=70。EAB(T,0)=EAB(T,TH)+EAB(TH,0)例 用铜-康铜热电偶测某一温度T，参考端在室温环境TH中，测得热电势EAB(T，TH)=1.999mV，又用室温计测出TH=21,则T为多少度？查此种热电偶的分度表可知，EAB(21,0)=0.832mV， 故得EAB(T，0)=EAB(T，21)+EAB(21，0) =1.999+0.832 =2.831(mV)再次查分度表，与2.831mV对应的热端温度T=68。3. 补正系

13、数法把参考端实际温度TH乘上系数k，加到由EAB(T，TH)查分度表所得的温度上，成为被测温度T。用公式表达即 式中：T为未知的被测温度； T为参考端在室温下热电偶电势与分度表上对应的某个温度； TH室温； k为补正系数，其它参数见下表。例 用铂铑10铂热电偶测温，已知冷端温度TH=35，这时热电势为11.348mV查S型热电偶的分度表，得出与此相应的温度T=1150。再从下表中查出，对应于1150的补正系数k=0.53。于是，被测温度 T=1150+0.5335=1168.3（）用这种办法稍稍简单一些，比计算修正法误差可能大一点，但误差不大于0.14。 T T k T H温度T/补正系数k铂

14、铑10-铂(S)镍铬-镍硅（K）1000.821.002000.721.003000.690.984000.660.985000.631.006000.620.967000.601.008000.591.009000.561.0010000.551.0711000.531.1112000.5313000.5214000.5215000.5316000.53热电偶补正系数 例 用动圈仪表配合热电偶测温时，如果把仪表的机械零点调到室温TH的刻度上,在热电势为零时，指针指示的温度值并不是0而是TH。而热电偶的冷端温度已是TH,则只有当热端温度T=TH时，才能使EAB(T,TH)=0，这样，指示值就和

15、热端的实际温度一致了。这种办法非常简便，而且一劳永逸，只要冷端温度总保持在TH不变，指示值就永远正确。 4. 零点迁移法应用领域：如果冷端不是0，但十分稳定（如恒温车间或有空调的场所）。实质：实质：在测量结果中人为地加一个恒定值在测量结果中人为地加一个恒定值，因为冷端温，因为冷端温度稳定不变，电动势度稳定不变，电动势EAB(TH,0)是常数，利用指示仪表是常数，利用指示仪表上上调整零点调整零点的办法，加大某个适当的值而实现补偿。的办法，加大某个适当的值而实现补偿。5. 冷端补偿器法利用不平衡电桥产生热势补偿热电偶因冷端温度变化而引起热电势的变化值。不平衡电桥由R1、R2、R3(锰铜丝绕制)、R

16、Cu(铜丝绕制)四个桥臂和桥路电源组成。设计时，在0下使电桥平衡(R1=R2=R3=RCu)，此时Uab=0 ，电桥对仪表读数无影响。 冷端补偿器的作用注意：桥臂RCu必须和热电偶的冷端靠近，使处于同一温度之下。 mVEAB(T,T0)T0T0TAB+-abUUabRCuR1R2R3RT0 Ua Uab EAB(T,T0)供电4V直流，在040或-2020的范围起补偿作用。注意，不同材质的热电偶所配的冷端补偿器，其中的限流电阻R不一样，互换时必须重新调整。6. 软件处理法对于计算机系统，不必全靠硬件进行热电偶冷端处理。例如冷端温度恒定但不为0的情况，只需在采样后加一个与冷端温度对应的常数即可。

17、 对于T0经常波动的情况，可利用热敏电阻或其它传感器把T0信号输入计算机，按照运算公式设计一些程序，便能自动修正。后一种情况必须考虑输入的采样通道中除了热电势之外还应该有冷端温度信号，如果多个热电偶的冷端温度不相同，还要分别采样，若占用的通道数太多，宜利用补偿导线把所有的冷端接到同一温度处，只用一个冷端温度传感器和一个修正T0的输入通道就可以了。冷端集中，对于提高多点巡检的速度也很有利。 热电偶材料应满足：l热电特性稳定，即热电势与温度的对应关系不会变动；l热电势要足够大，这样易于测量热电势，可得到较高的准确度；l热电势与温度为单值关系，最好成线性关系或简单的函数关系；l物理性能稳定，化学性能

18、稳定，不易氧化和腐蚀；l电阻温度系数和电阻率要小；l 材料的机械强度要高，便于制造；l 复现性好，便于成批生产。8.1.3 热电偶的常用材料与结构 1铂铂铑热电偶(S型) 分度号LB3工业用热电偶丝：0.5mm，实验室用可更细些。正极：铂铑合金丝,用90铂和10铑(重量比)冶炼而成。负极：铂丝。测量温度：长期：1300、短期：1600。特点：n 材料性能稳定，测量准确度较高；可做成标准热电偶 或基准热电偶。用途：实验室或校验其它热电偶。n 测量温度较高，一般用来测量1000以上高温。n 在高温还原性气体中（如气体中含Co、H2等）易被侵 蚀，需要用保护套管。n 材料属贵金属，成本较高。n 热电

19、势较弱。 （一）热电偶常用材料（一）热电偶常用材料 2镍铬镍硅(镍铝)热电偶(K型) 分度号EU2工业用热电偶丝： 1.22.5mm，实验室用可细些。正极：镍铬合金(用88.489.7镍、910铬，0.6硅，0.3锰，0.40.7钴冶炼而成)。负极：镍硅合金(用95.797镍,23硅,0.40.7钴冶炼而成)。测量温度：长期1000，短期1300。特点：u 价格比较便宜，在工业上广泛应用。u 高温下抗氧化能力强，在还原性气体和含有SO2， H2S等气体中易被侵蚀。u 复现性好，热电势大，但精度不如WRLB。 3镍铬考铜热电偶(E型) 分度号为EA2工业用热电偶丝:1.22mm，实验室用可更细些

20、。正极：镍铬合金负极：考铜合金（用56铜，44镍冶炼而成）。测量温度：长期600，短期800。特点：l 价格比较便宜，工业上广泛应用。l 在常用热电偶中它产生的热电势最大。l 气体硫化物对热电偶有腐蚀作用。考铜易氧化变 质，适于在还原性或中性介质中使用。 4铂铑30铂铑6热电偶(B型) 分度号为LL2正极：铂铑合金（用70铂，30铑冶炼而成）。负极：铂铑合金（用94铂，6铑冶炼而成）。测量温度：长期可到1600，短期可达1800。特点：l 材料性能稳定，测量精度高。l 还原性气体中易被侵蚀。l 低温热电势极小，冷端温度在50以下可不加补偿。l 成本高。 几种持殊用途的热电偶（1 1）铱和铱合金

21、热电偶）铱和铱合金热电偶 如铱50铑铱10钌热电偶它能在氧化气氛中测量高达2100的高温。（2 2）钨铼热电偶）钨铼热电偶 是60年代发展起来的，是目前一种较好的高温热电偶，可使用在真空惰性气体介质或氢气介质中，但高温抗氧能力差。国产钨铼-钨铼20热电偶使用温度范围3002000分度精度为1。（3 3）金铁）金铁镍铬热电偶镍铬热电偶 主要用在低温测量，可在2273K范围内使用，灵敏度约为10V。（4 4）钯）钯铂铱铂铱1515热电偶热电偶 是一种高输出性能的热电偶，在1398时的热电势为47.255mV，比铂铂铑10热电偶在同样温度下的热电势高出3倍，因而可配用灵敏度较低的指示仪表，常应用于航

22、空工业。 （6 6）铜）铜康铜热电偶，分度号康铜热电偶，分度号MKMK 热电偶的热电势略高于镍铬-镍硅热电偶，约为43V/。复现性好，稳定性好，精度高，价格便宜。缺点是铜易氧化，广泛用于20K473K的低温实验室测量中。 （5 5）铁）铁康铜热电偶，分度号康铜热电偶，分度号TKTK 灵敏度高，约为53V/，线性度好，价格便宜，可在800以下的还原介质中使用。主要缺点是铁极易氧化，采用发蓝处理后可提高抗锈蚀能力。 （二）常用热电偶的结构类型 1工业用热电偶 下图为典型工业用热电偶结构示意图。它由热电偶丝、绝缘套管、保护管以及接线盒等部分组成。实验室用时，也可不装保护管，以减小热惯性。 工业热电偶

23、结构示意图1接线盒；2保护管3绝缘套管4热电偶丝1234(a)(b)(c)(d) 132 2铠装式热电偶（又称套管式热电偶）优点是小型化（直径从12mm到0.25mm）、寿命、热惯性小，使用方便。 测温范围在1100以下的有：镍铬镍硅、镍铬考铜铠装式热电偶。 断面如图所示。它是由热电偶丝、绝缘材料，金属套管三者拉细组合而成一体。又由于它的热端形状不同，可分为四种型式如图。图3.2-12 铠装式热电偶断面结构示意图 1 金属套管; 2绝缘材料; 3热电极 (a)碰底型; (b)不碰底型; (c)露头型; (d)帽型3快速反应薄膜热电偶用真空蒸镀等方法使两种热电极材料蒸镀到绝缘板上而形成薄膜装热电

24、偶。如图，其热接点极薄(0.010.lm) 4123快速反应薄膜热电偶1热电极; 2热接点;3绝缘基板; 4引出线因此，特别适用于对壁面温度的快速测量。安装时,用粘结剂将它粘结在被测物体壁面上。目前我国试制的有铁镍、铁康铜和铜康铜三种,尺寸为 6060.2mm;绝缘基板用云母、陶瓷片、玻璃及酚醛塑料纸等；测温范围在300以下；反应时间仅为几ms。 4快速消耗微型热电偶 下图为一种测量钢水温度的热电偶。它是用直径为0.050.lmm的铂铑10一铂铑30热电偶装在U型石英管中，再铸以高温绝缘水泥，外面再用保护钢帽所组成。这种热电偶使用一次就焚化，但它的优点是热惯性小，只要注意它的动态标定，测量精度

25、可达土57。14235678 91110快速消耗微型 1刚帽； 2石英； 3纸环； 4绝热泥；5冷端； 6棉花； 7绝缘纸管； 8补偿导线；9套管； 10塑料插座； 11簧片与引出线8.28.2 热电阻 一、概述一、概述 热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻值随温热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的。度变化而变化的原理进行测温的。 1. 优点：优点： 测量精度高；测量精度高； 有较大的测量范围；有较大的测量范围；200600 易于使用在自动测量和远距离测量中易于使用在自动测量和远距离测量中2. 分类分类热电阻传感器分为金属热电阻和半导体热电阻热电阻传感器分为金

26、属热电阻和半导体热电阻 两大类两大类, 一一般把金属热电阻称为热电阻般把金属热电阻称为热电阻, 而把半导体热电阻称为热敏电而把半导体热电阻称为热敏电阻。阻。3. 常用热电阻常用热电阻用于制造热电阻的金属材料应满足以下要求：用于制造热电阻的金属材料应满足以下要求：（1）有尽可能大和稳定的电阻温度系数和电阻率）有尽可能大和稳定的电阻温度系数和电阻率, R-t 关系最好成线性；关系最好成线性；（2）热容量小；）热容量小；（3）在工作范围内，）在工作范围内， 物理和化学性能稳定，易复制，物理和化学性能稳定，易复制，价格便宜；价格便宜；目前最常用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻。目前最常用的热电阻有铂热电阻

27、和铜热电阻。铂的物理、化学性质都很稳定，耐高温、耐腐蚀。但在还铂的物理、化学性质都很稳定，耐高温、耐腐蚀。但在还原性介质中，特别是在高温下，易被氧化物中还原成金原性介质中，特别是在高温下，易被氧化物中还原成金属的金属蒸汽污染，以致变脆，并改变电阻与温度的关属的金属蒸汽污染，以致变脆，并改变电阻与温度的关系特性。可用保护套管设法避免或减轻。系特性。可用保护套管设法避免或减轻。 )1 (320CtBtAtRRt（一）铂电阻（一）铂电阻 Pt)(10968. 313CA)(10847. 527CB)(1022. 4312CC式中，式中，Rt：温度为：温度为t时的阻值时的阻值 R0：温度为：温度为0时

28、的阻值时的阻值 A：常数：常数 ， B：常数：常数 ， C：常数，：常数，铂电阻与温度的关系为：铂电阻与温度的关系为： 热电阻在温度热电阻在温度t时的电阻值与时的电阻值与R0 有关。目前我国规定工有关。目前我国规定工业用铂热电阻有业用铂热电阻有R0=10和和R0=100两种两种, 它们的分度号它们的分度号分别为分别为Pt10和和Pt100, 其中以其中以Pt100为常用。铂热电阻不同为常用。铂热电阻不同分度号亦有相应分度表分度号亦有相应分度表, 即即Rt-t 的关系表的关系表, 这样在实际测这样在实际测量中量中, 只要测得热电阻的阻值只要测得热电阻的阻值Rt, 便可从分度表上查出对便可从分度表

29、上查出对应的温度值。应的温度值。近似计算时，可认为：近似计算时，可认为：tRRRRt10001000由于铂是贵重金属由于铂是贵重金属, , 因此因此, , 在一些测量精度要求不高且温度在一些测量精度要求不高且温度较低的场合较低的场合, , 可采用铜热电阻进行测温可采用铜热电阻进行测温, , 它的测量范围为它的测量范围为 50 50 150150。 （二）铜热电阻（二）铜热电阻铜热电阻线性好铜热电阻线性好, , 价格便宜价格便宜, , 但它易氧化但它易氧化, , 不适宜在腐蚀不适宜在腐蚀性介质或高温下工作。性介质或高温下工作。铜热电组的两种分度号为：铜热电组的两种分度号为： Cu50(R0=50

30、)和和Cu100 （R100=100）。）。 ）（，铜电阻的电阻温度系数时的电阻值；铜电阻在温度时的电阻值；铜电阻在温度式中，1301028899. 4:0:CCRCtRt)1 (0tRRt铜热电阻在测量范围内其电阻值与温度的关系几乎是线性的铜热电阻在测量范围内其电阻值与温度的关系几乎是线性的, 可近似地表示为可近似地表示为:4. 4.热电阻的结构热电阻的结构热电阻结构示意图 四、热电阻传感器应用四、热电阻传感器应用内部引线方式有两线制、内部引线方式有两线制、 三线制和四线制三种。三线制和四线制三种。 二二线制中引线电阻对测量影响大线制中引线电阻对测量影响大, 用于测温精度不高场用于测温精度不

31、高场合。三线制可以减小热电阻与测量仪表之间连接导合。三线制可以减小热电阻与测量仪表之间连接导线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。线的电阻因环境温度变化所引起的测量误差。四线四线制可以完全消除引线电阻对测量的影响制可以完全消除引线电阻对测量的影响, 用于高精度用于高精度温度检测。工业用铂电阻测温采用三线制或四线制。温度检测。工业用铂电阻测温采用三线制或四线制。A、三线制测温消除导线产生误差原理、三线制测温消除导线产生误差原理相临两桥臂增加同一阻值的电阻，对电桥的平衡无影响。相临两桥臂增加同一阻值的电阻，对电桥的平衡无影响。0RRRRt设计使ERRRErRRrRRRRRErRRrRrRRrRU

32、ttttt000000)()(B、四线制测温)1 (0110tIRRRIRRRUftf运放采用斩波放大器ICL7650差动放大器。恒流源供电。 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。 8.3 8.3 热敏电阻温度传感器热敏电阻温度传感器一、热敏电阻的特点（1）灵敏度高；（2）体积小；（3）使用方便。 热敏电阻的主要缺点：阻值与温度变化呈非线性关系，元件稳定性和互换性较差。 热敏电阻的种类很多，分类方法也不相同。按热敏电阻的热敏电阻的种类很多，分类方法也不相同。按热敏电阻的阻值与温度关系这一重要特性可分为：阻值与温度关系这一重要特性可分为：1 1正温度系数热敏电阻器（

33、正温度系数热敏电阻器（PTC: PTC: Positive Temperature Coefficient ） 电阻值随温度升高而增大的电阻器，简称电阻值随温度升高而增大的电阻器，简称PTCPTC热敏阻器。热敏阻器。它的主要材料是掺杂的它的主要材料是掺杂的BaTiOBaTiO3 3半导体陶瓷。半导体陶瓷。2 2负温度系数热敏电阻器（负温度系数热敏电阻器（NTC: NTC: Negative Temperature Coefficient ） 电阻值随温度升高而下降的热敏电阻器简称电阻值随温度升高而下降的热敏电阻器简称NTCNTC热敏电阻热敏电阻器。它的材料主要是一些过渡金属氧化物半导体陶瓷。器

34、。它的材料主要是一些过渡金属氧化物半导体陶瓷。3 3突变型负温度系数热敏电阻器（突变型负温度系数热敏电阻器（CTRCTR） 该类电阻器的电阻值在某特定温度范围内随温度升高而降该类电阻器的电阻值在某特定温度范围内随温度升高而降低低3 34 4个数量级，即具有很大个数量级，即具有很大负温度系数负温度系数。其主要材料是。其主要材料是VOVO2 2并添加一些金属氧化物。并添加一些金属氧化物。 （二）热敏电阻的分类（二）热敏电阻的分类 1. 1. 标称电阻标称电阻R R2525（冷阻）（冷阻）标称电阻值是热敏电阻在标称电阻值是热敏电阻在25250.20.2时的阻值。时的阻值。 二、热敏电阻的基本参数2.

35、 2. 材料常数材料常数B B它是描述热敏材料物理特性的常数。它是描述热敏材料物理特性的常数。B B值取决于材料的激活能值取决于材料的激活能E E, ,具有具有B B= =E E2 2k k的函数关系，式中的函数关系，式中k k为波尔兹曼常数。一般为波尔兹曼常数。一般B B值值越大，则电阻值越大，灵敏度越高。在工作温度范围内，越大，则电阻值越大，灵敏度越高。在工作温度范围内，B B值并值并不是一个严格的常数，而是随温度的升高略有增加的。不是一个严格的常数，而是随温度的升高略有增加的。 3. 电阻温度系数 （%/）指热敏电阻的温度变化1 时其电阻值变化率与其值之比。4. 耗散系数H热敏电阻器温度

36、变化1所耗散的功率变化量。在工作范围内，当环境温度变化时,H值随之变化,其大小与热敏电阻的结构、形状和所处介质的种类及状态有关。 )25(12525tRRttdTdRRTTt16. 最高工作温度Tmax热敏电阻器在规定的技术条件下长期连续工作所允许的最高温度：T0环境温度；PE环境温度为T0时的额定功率；H耗散系数7. 最低工作温度Tmin热敏电阻器在规定的技术条件下能长期连续工作的最低温度。8. 转变点温度Tc热敏电阻器的电阻一温度特性曲线上的拐点温度，主要指正电阻温度系数热敏电阻和临界温度热敏电阻。HPTTE0max5. 时间常数热敏电阻器在零功率测量状态下，当环境温度突变时电阻器的温度变

37、化量从开始到最终变量的63.2所需的时间。它与热容量C和耗散系数H之间的关系HC9. 额定功率PE热敏电阻器在规定的条件下，长期连续负荷工作所允许的消耗功率。在此功率下,它自身温度不应超过Tmax。10. 测量功率PC热敏电阻器在规定的环境温度下,受到测量电流加热而引起的电阻值变化不超过0.1时所消耗的功率11. 工作点电阻RG在规定的温度和正常气候条件下，施加一定的功率后使电阻器自热而达到某一给定的电阻值。 tnHP1000012. 工作点耗散功率PG电阻值达到RG时所消耗的功率。UG电阻器达到热平衡时的端电压。GGGRUP2（一）热敏电阻器的电阻温度特性（RTT） 1234铂丝406012

38、0 1600100101102103104105106RT/温度T/C热敏电阻的电阻-温度特性曲线三、热敏电阻器主要特性TT与RTT特性曲线一致。如P40，图2-24RT、RT0温度为T、T0时热敏电阻器的电阻值； Bn NTC热敏电阻的材料常数。由测试结果表明，不管是由氧化物材料，还是由单晶体材料制成的NTC热敏电阻器，在不太宽的温度范围（小于450），都能利用该式，它仅是一个经验公式。 1 负电阻温度系数(NTC: Positive Temperature Coefficient )热敏电阻器的温度特性011exp0TTBRRnTTNTC的电阻温度关系的一般数学表达式为：0ln11ln0TnTRTTBR如果以lnRT、1/T分别作为纵坐标和横坐标，则上式是一条斜率为BN ，通过点(1/T，lnRT)的一条直线,如图。105104103102 0 -101030507085100120T/C电阻/NTC热敏电阻器的电阻-温度曲线材料的不同或配方的比例和方法不同，则BN也不同。用lnRT1/T表示负电阻温度系数热敏电阻温度特性，在实际应用中比较方便。2.正电阻温度系