PTC热敏电阻实验报告

功能材料—PTC热敏陶瓷制备与性能的综合实验一、实验目的

通过实验，使学生加深对“电子信息材料专业方向”中有关基础理论知识的理解。

1.了解PTC热敏陶瓷制备原理及方法

2.使学生熟练掌握PTC电阻的测试方法

二、实验原理

PTC效应与许多因素有关，PTC热敏电阻(正温度系数热敏电阻)是一种具温度敏感性的半导体电阻，一旦超过一定的温度(居里温度) 时，它的电阻值随着温度的升高几乎是呈阶跃式的增高。也可以说，PTC(positive temperature coefficient) 电阻是指在某一温度下电阻急剧增加、具有正温度系数的热敏电阻或材料。当PTC 陶瓷元件接通电源后，电流将随电压的升高而迅速增加，达到居里温度时，电流达到最大值，这时PTC 陶瓷元件进入PTC 区域，此时当电压继续升高时，由于PTC 陶瓷元件的电阻急剧增大，电流反而减小。

纯BaTiO3陶瓷是良好的绝缘体，是一种优良的陶瓷电容器材料，也是一种典型的钙钛矿型结构的铁电材料。纯的BaTiO3在常温下几乎是绝缘的，电阻率大于1012Ω?cm，通过不等价取代在BaTiO3中掺杂微量的元素后，会使其性能发生变化，出现PTC效应，并且伴随着室温电阻率的大幅度下降。制成的钛酸钡基PTC 陶瓷具有较大的正温度系数和开关阻温特性，通过掺杂，它的居里温度可在很宽的范围内(室温～400 ℃) 任意调节，所以，在航空航天、电子信息通讯、自动控制、家用电器、汽车工业、生物技术、能源及交通等领域，它得到了广泛的应用。

钛酸钡基PTC 陶瓷的组成：

（1）移峰剂——添加后能够移动居里点（BaTiO3瓷120o C）

添加物与主晶相形成固溶体使铁电陶瓷的特性在居里温度处出现的峰值发生移动的现象，称为移峰效应。居里温度通常满足以下经验公式：

t c =t

c1

(1-x)+t

c2

x（x-摩尔分数）

该添加物称为移峰剂。PTC 陶瓷中常用钙钛矿型铁电体的移峰剂有两种：钛酸铅、PbTiO3（490℃）、钛酸锶SrTiO3(-250℃)。

（2）半导体化:

施主掺杂：将BaTiO

3

基本组成离子分成三种离子群：其中至少在两个位置上的部分离子，用离子半径相接近，而原子价相差1价的不同离子进行置换。置换可得到低电阻率的陶瓷材料。

1.对于Ba 2+位可用La 3+、Ce3+、Sb3+、Sm3+、Dy3+或K +、Na +等离子；

2.对于Ti 4+可用W5+、Ti4+、Ta5+、Nb 5+或Co3+、Cr3+等离子；

3.对于O2-可用Br-、I-、Cl-等离子。

受主掺杂：施主掺杂是为了实现BaTiO3的半导化，受主掺杂是为了提高材料PTCR性能可通过调整施、受主的种类和添加量来实现材料的低阻化。（3）促进烧结添加剂——Al2O3、SiO2（BaTiO3系半导瓷的PTC效应来源于晶界，故细化晶粒，使晶粒均匀化是很重要的。原料中不可避免的一些受主杂质对材料的半导体化起着有害作用Al2O3、SiO2和预烧反应后剩余的Ti02在一起形成AST相，烧结时形成低共晶液相存在于晶界上，包围着晶粒，具有吸附晶粒内部对半导体化起着有害作用的杂质的功能，使晶粒净化，并能增强晶界处的受主表面态势垒，同时还具有抑制晶粒长大）ZnO、CeO2、B2O3、WO3。

三、实验步骤

（1）配方计算

钛酸钡基PTC材料的配方为：

98.96Ba

0.9915Ca

0.007

La

0.0015

Ti

1.0095

Nb

0.0005

O

3

—ASTZ(Ti:Zr=1:2)—0.04Mn

原料名称分子式纯度用途

碳酸钡BaCO3AR Ba源

二氧化钛TiO2AR Ti源

氧化钇Y2O3AR Y源

氧化铌Nb2O5AR Nb源

氧化镧、La2O3AR La源

氯化镧LaCl La源

硝酸锰Mn(NO3)250wt%的溶液Mn源

三氧化二铝Al2O3高纯试剂Al源

二氧化硅SiO2AR Si源

（2）称量与球磨

将原料按配方称量好放入球磨机中，湿磨6小时，均匀混合，料：水：球=1：2：2。将球磨好的料放在干燥箱中110℃干燥，干燥好的料取出，放入研钵中研磨充分，备用。

（3）煅烧

将混合好的粉末分别在1200℃下煅烧6h，随炉冷却。将煅烧好的料取出，放入研钵中研磨充分，备用。

（4）二次球磨

将研细的料放入球磨机中湿磨6小时，加入ASTZ，跟Mn（NO3）溶液均匀混合，，料：水：球=1：2：2。将球磨好的料放在干燥箱中110℃干燥，干燥好的料取出，放入研钵中研磨充分，备用。

（5）压片成型

将研磨好的料放入玛瑙研钵中，加6%的PV A粘结剂，研磨充分后，1.4g/片，在6MPa的条件下加压并保压3min，尺寸为φ15。

（6）烧结

将压制好的片在1350℃下烧结，保温30min。

四、实验数据处理及结果讨论

1. 镀电极、极化及性能测试

样品的上下两面涂银，样品在400~750℃下烧银10分钟，在两侧焊电极。将烧结后的产品测试电性能。

在油浴中测定材料从50℃到250℃的电阻，绘制电阻-温度曲线

绘制PTC热敏电阻的T—R特性曲线样品1

温度T/℃50 75 100 125 150 175 200 225 250 电阻R/Ω0 0 0 0 0 12855 94000 296200 174600

样品2

温度T/℃50 75 100 125 150 175 200 225 250 电阻R/Ω0 0 0 0 0 32390 192200 493000 577000

样品3

温度T/℃50 75 100 125 150 175 200 225 250 电阻R/Ω0 0 0 0 0 13092 56638 345320 185200

样品3的T-R曲线

2.实验误差分析

实验中由于具体的操作不太规范，往往使得实验存在误差，且误差来自多个方面，如在进行配合料的研磨混合过程中，会不可避免的损耗一些原料，混合进行并不能使各组分混合到均匀程度，造成各个样品的组分会略有区别，从而会造成各个样品的T-R特性曲线的不同。

在样品的烧结过程中，由于使用的硅碳棒电阻炉，其温度场并不能得以均匀分布，各个样品的所处位置不同，有可能造成其在相同的时间时所处的温度环境不同，从而影响其烧结程度，进而影响其性能的测试。

由各个样品的T-R特性曲线可知，虽然各个样品的组成成分及其含量是相同的，其特性曲线的总体趋势相同，但在不同的电流下，各个样品的非线性系数是不同，略有区别。

3.实验讨论及体会

通过本次实验，让我了解到PTC热敏电阻的实验原理，掌握了其制备方法及测试方法。本实验测定PTC热敏电阻的R-T曲线，由于实验过程中研磨、烧结、被银及测试过程中存在各个因素的影响而造成实验结果的差异。

热敏电阻实践报告

黑龙江科技学院 综合性、设计性实验报告 实验项目名称热敏电阻特性实验 所属课程名称传感器工程实践 实验日期2011年3月x日 班级 学号 姓名 成绩 电气与信息工程学院实验室

实验概述： 【实验目的及要求】 【实验目的】 1通过实验使学生掌握各种传感器的工作原理； 2掌握热敏电阻传感器的特性测试方法； 3掌握传感器的特性实验数据处理方法； 4培养和提高学生传感器特性测试系统设计和分析的能力； 5通过该课程的学习扩大学生知识面，为今后的研究和技术工作打下坚实的基础。 【设计要求】 1掌握热敏电阻传感器的工作原理、测量电路的原理； 2通过传感器特性系统的设计，多方面知识综合应用，全面提高能力； 3为今后从事传感器工程方面的工作打下基础。 【实验原理】 传感器特性测试系统框图： 传感器测量电路图： 热敏电阻温度传感器工作原理： 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。 热敏电阻用于测温是利用了半导体电阻率随温度变化这一特性，对于热敏电阻要求其材料电阻温度系数大、稳定性好、电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。 热敏电阻采用二线或三线连接法，其中一端接二根引线(三线连接法)，主要为了消除引线电阻对测量的影响 【实验环境】（使用的软件） 工具：工程实践台、热敏电阻式传感器、导线、Pt100标准温度传感器、恒温箱。 实验内容： 【实验方案设计】 设计要点： 1）数显电压表分辨率为：1/1999，即：0.5/1000，并存在“〒1”个字的量化误差，在系统精度范围外的数字跳动属正常现象。 2）通用放大器(Ⅰ)调零时数显电压表需从20V档逐步逐步减小。 3）实验中其他单元的电源应关闭，否则有干扰。 4）温度源具有升温快、降温慢的特点，所以在取初始设定值时，应比PV 值略高。 5）插传感器接头时注意对正小方形口。 6）在实验前应先对测量电路进行调零。 7）记录数据时应在温度稳定在某一数值后再记录。 设计方案 （1）由于测量处理电路中存在零位电势，所以在开始实验前先将测量处理

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=1 R t dR dT (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。 (6)根据测量结果，利用公式R=R∞e B/T和α=1 R t dR dT ，分别求取温度T趋于 无穷时的热敏电阻阻值R∞、热敏电阻的材料常数B以及50℃时的电阻温度系数α。 2.用自组式电桥研究热敏电阻温度特性 (1)按下图所示实验电路图正确连线。 直流电桥测电阻电路图 (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/(?Ro/Ro)，计算出室温时直流电桥的电桥灵敏度。 (5)选择合适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℃测量一次热敏电阻阻值；再将自耦调压器输出电压值调为0V，在水温的从85℃下降到室温的过程中，每隔5℃测量一次热敏电阻阻值，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。 (6)根据测量结果，求取温度T趋于无穷时的热敏电阻阻值R∞、热敏电阻的材料常数B以及50℃时的电阻温度系数α。 四、实验仪器

热敏电阻温度特性试验实验数据处理=

热敏电阻温度特性试验实验数据处理 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 t是在温度为t时的电阻值。惠斯通电桥的工作原理

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 t均值，1 / T，及ln R t的值

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)=5.88

由此计算出：α=-0.031 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)=5.89 由 由此计算出：α=--0.031 2.ln R t -- (1 / T)曲线 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=0.0153.将图修正后如下：

误差分析 热敏电阻

用非平衡电桥研究热敏电阻 摘要：文本结合用非平衡电桥研究热敏电阻实例来探讨用origin 软件做数据处理的方法，并分析其优势。 关键词：非平衡电桥，直线拟合 1 热敏电阻 热敏电阻是一种电阻值随其电阻体温度变化呈现显著变化的热敏感电阻。本实验所选择为负温度系数热敏电阻，它的电阻值随温度的升高而减少。其电阻温度特性的通用公式为： T B T Ae R = （1） 式中T 为热敏电阻所处环境的绝对温度值(单位，开尔文)，今为热敏电阻在温度T 时的电阻值，A 为常数，B 为与材料有关的常数。将式(l)两边取对数，可得: T B A R T +=ln ln （2） 由实验采集得到T R T -数据，描绘出T R T 1 - ln 的曲线图，由图像得出直线的斜率B ，截距A ln ，则可以将热敏电阻的参数表达式写出来。 2 平衡电桥 电桥是一种用比较法进行测量的仪器，由于它具有很高的测t 灵敏度和准确度，在电 测技术中有较为广泛的应用，不仅能测量多种电学量，如电阻、电感、电容、互感、频率及电介质、磁介质的特性;而且配适当的传感器，还能用来测量某些非电学量，如温度、湿度、压强、微小形变等。在“测量热敏电阻温度特性”实验中用平衡电桥来测量热敏电阻的阻值，其原理如下： 在不同温度下调节电阻3R 的大小，使检流计G 的示数为0，有平衡电桥的性质可知 1 2 3 R R R R x =.在实验时，调节1R 和2R 均为1000欧姆。则x R 的值即为3R 的值。 3 非平衡电桥原理 图1

非平衡电桥的原理图如图1所示。非平衡电桥在结构形式上与平衡电桥相似，但测量方法上有很大差别。非平衡电桥是使1R 2R 3R 保持不变，x R 变化时则检流计G 的示数g I 变化。再根据“g I 与x R 函数关系，通过测量g I 从而测得x R 。由于可以检测连续变化的g I ，从而可以检测连续变化的x R ，进而检测连续变化的非电量。 4 实验条件的确定 当电桥不平衡时，电流计有电流g I 流过，我们用支路电流法求出g I 与热敏电阻x R 的关系。桥路中电流计内阻g R ,桥臂电阻1R 2R 3R 和电源电动势E 为已知量，电源内阻可忽略不计。 根据基尔霍夫第一定律和基尔霍夫第二定律，通过一些列的计算可求得热敏电阻x R E R R R R R R R R R R R I R R R R R R R R R I E R R R g g g g g g x 113213132213232132)()(+++++++-= 5 用非平衡电桥测电阻的实例 已知：微安表量程Ig=100μA ，精度等级f=1.0级，温度计的量程为100 t 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 Ig 100.0 95.1 89.0 83.0 77.0 70.0 62.0 54.0 46.1 39.2 32.1 25.8 18.9 11.8 T 373 368 363 358 353 348 343 338 333 328 323 318 313 308 Rt 951 1032 1140 1255 1380 1541 1749 1985 2255 2527 2850 3660 3991 4398 1/T 2.68 2.72 2.76 2.79 2.83 2.87 2.92 2.96 3.00 3.05 3.10 3.15 3.20 3.25 lnR 6.86 6.94 7.04 7.14 7.23 7.34 7.47 7.59 7.72 7.84 7.96 8.21 8.29 8.39

热敏电阻实验特性研究.

四川理工学院实验报告 实验时间：2009年11月22日 实验名称：半导体热敏电阻特性研究成绩： 学号：08071010219 实验目的：班级：应物08级2班 姓名：刘春 测试一只负温度系数的热敏电阻的阻值随温度变化的特性并考虑在应用中如何作线性化处理加深对电场强度和电位概念的理解。 实验仪器： 直流稳压电源, 数字万用表, 加热用电阻丝, 铁架台, 支架, 连接导线等, 待测热敏电阻1只, 标准电阻一只。 实验原理： 热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体电阻，它具有许多独特的优点，如能测出温度的微小变化、能长期工作、体积小、结构简单等．它在自动化、遥控、无线电技术、测温技术等方面都有广泛的应用．

热敏电阻的基本特性是温度特性．在半导体中原子核对价电子的约束力要比金属中的大，因而自由载流子数较少，故半导体的电阻率较高而金属的电阻率很低，由于半导体中的载流子数目是随着温度升高而按指数激烈地增加，载流子的数目越多，导电能力越强、电阻率就越小，因此热敏电阻随着温度升高，它的电阻率将按指数规律迅速地减小．这和金属中自由电子导电恰好相反，金 属的电阻率是随温度上升而缓慢地增大的．图B.4.1是热敏电阻值和金属 铂电阻随温度而变化的特性曲线图．

由实验可知，当温度由0℃变到300℃时金属铂的电阻值总共变化1倍；而一般的热敏电阻值变化可达1000倍左右，所以半导体的电阻温度系数远远大于金属．实验表明，在一定的温度范围内，半导体的电阻率ρ和热力学温度T 之间的关系可用下式表示：b e a 0=ρ （1）式中0a 和b 为常量，其数值与材料的物理性质有关．热敏电阻的阻值，根 据电阻定律可成 T b b T ae S l e a S l R ===0ρ （2） 式中l 为电极间的距离，S 为热敏电阻的横截面积，S l a a 0=，常量a 、 b 在 可用实验的方法求出． 将式（2）两侧取对数，得 T b a R T 1 ln ln += （3） 令T x 1 =

热敏电阻演示实验

实验三十五 热敏电阻演示实验 一、实验目的： 了解NTC 热敏电阻现象。 二、实验内容： 通过对NTC 热敏电阻加热，了解其特性。 三、实验仪器： 加热器、热敏电阻、可调直流稳压电源、＋15V 稳压电源、电压表、主、副电源。 四、实验原理： 热敏电阻的温度系数有正有负，因此分成两类：PTC 热敏电阻(正温度系数)与NTC 热敏电阻(负温度系数)。一般NTC 热敏电阻测量范围较宽，主要用于温度测量；而PTC 突变型热敏电阻的温度范围较窄，一般用于恒温加热控制或温度开关，也用于彩电中作自动消磁元件。有些功率PTC 也作为发热元件用。PTC 缓变型热敏电阻可用作温度补偿或作温度测量。 一般的NTC 热敏电阻测温范围为：-50℃～+300℃。热敏电阻具有体积小、重量轻、热惯性小、工作寿命长、价格便宜，并且本身阻值大，不需考虑引线长度带来的误差，适用于远距离传输等优点。但热敏电阻也有：非线性大、稳定性差、有老化现象、误差较大、一致性差等缺点。一般只适用于低精度的温度测量。 五、实验注意事项： 加热时间不要超过2分钟，此实验完成后应立即将＋15V 电源拆去，以免影响梁上的应变片性能。 六、实验步骤： 1、了解热敏电阻在实验仪的所在位置及符号，它是一个蓝色元件，封装在双平行振动平行梁上片梁的表面。 2、将电压表切换开关置2V 档，直流稳压电源切换开关置±2V 档，按图35接线，开启主、副电源，调整W1(RD)电位器，使电压表指示为100mV 左右。这时电压表的指示值为室温时的Vi 。 3、将＋15V 电源接入加热器，加热器的另一端接地。观察电压表的读数变化（注意加热时间不要超过2分钟）。 电压表的输入电压： S IL IH T IL i V ) W W (R W V ?++= 4、由此可见，当温度 时，RT 阻值 ，Vi 。

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：

热敏电阻实验报告模板

实验一温度(热敏电阻)传感器实验 一、实验目的：了解热敏电阻测量温度的原理和工作情况。 二、实验内容： 本实验主要学习以下几方面的内容 1. 了解热敏电阻特性曲线； 2．观察采集到的热信号的实时变化情况。 三、实验仪器、设备和材料： 所需单元和部件：ELVIS，nextboard ，nextsense02 注意事项： 1在插拔实验模块时，尽量做到垂直插拔，避免因为插拔不当而引起的接插件插针弯曲，影响模块使用。 2 禁止弯折实验模块表面插针，防止焊锡脱落而影响使用。 3 更换模块或插槽前应关闭电源。 4 开始实验前，认真检查电阻连接，避免连接错误而导致的输出电压超量程，否则会损坏数据采集卡。 5本实验仪采用的热敏电阻为NTC热敏电阻，负温度系数。 四、实验原理：金属的电阻随温度的升高而增大，但半导体却相反，它的电阻随温度的升高而急剧减少，并呈非线性。在温度变化的同时，热敏电阻阻值变化约为铂热电阻的10倍。热敏电阻正是利用半导体电阻值随温度显著变化这一特性制成的热敏元件。热敏电阻在温度变化时阻值发生变化，将变化接入相应的变换电路中，电阻的变化就产生了电压的变化，测量该电压就可以测得温度。 五、实验步骤： 1关闭平台电源（nextboard或者myboard或者ELVISboard），插上热电偶实验模块。开启平台电源，此时可以看到模块左上角电源指示灯亮。 2运行热敏电阻实验应用程序 3传感器介绍、对热敏电阻的原理、分类以及温度计算公式进行了说明。在实验开始前，请仔细阅读传感器介绍。 4特性曲线、根据温度计算公式描绘了热敏电阻以及温度的关系曲线。 5实验内容、罗列了热敏电阻实验的课程要求，按照要求逐步完成课程。 6实验模拟、包含了电路原理仿真以及真实的手动测量实验。 7恒流源实测面板、显示了恒流源电路的实际测试值。 8分压法实测面板。显示了分压电路的实际测试值。 六、结果及处理 1绘制R_T特性曲线 2绘制恒流源数据图像 3绘制分压法数据图像

实验二十二 NTC热敏电阻温度特性实验

实验二十二NTC热敏电阻温度特性实验 一、实验目的：定性了解NTC热敏电阻的温度特性。 二、实验原理：热敏电阻的温度系数有正有负，因此分成两类：PTC热敏电阻(正温度系数：温度升高而电阻值变大)与NTC热敏电阻(负温度系数：温度升高而电阻值变小)。一般NTC热敏电阻测量范围较宽，主要用于温度测量；而PTC突变型热敏电阻的温度范围较窄，一般用于恒温加热控制或温度开关，也用于彩电中作自动消磁元件。有些功率PTC也作为发 热元件用。PTC缓变型热敏电阻可用作温度补偿或作温度测量。 一般的NTC热敏电阻大都是用Mn，Co，Ni，Fe等过渡金属氧化物按一定比例混合，采 用陶瓷工艺制备而成的，它们具有P型半导体的特性。热敏电阻具有体积小、重量轻、热惯 性小、工作寿命长、价格便宜，并且本身阻值大，不需考虑引线长度带来的误差，适用于远 距离传输等优点。但热敏电阻也有：非线性大、稳定性差、有老化现象、误差较大、离散性 大(互换性不好)等缺点。一般只适用于低精度的温度测量。一般适用于-50℃～300℃的低精 度测量及温度补偿、温度控制等各种电路中。NTC热敏电阻RＴ温度特性实验原理如图22—1 所示，恒压电源供电Vs=2V，W2L为采样电阻(可调节)。计算公式：Vi＝［W2L/（R T+W2）］·Vs 式中：Vs=2V、R T为热电阻、W2L为W2活动触点到地的阻值作为采样电阻。 图22—1 热敏电阻温度特性实验原理图 三、需用器件与单元：机头平行梁中的热敏电阻、加热器；显示面板中的F/V表(或电压表)、±2V～±10V步进可调直流稳压电源、-15V直流稳压电源；调理电路面板中传感器输 出单元中的R T热电阻、加热器；调理电路单元中的电桥、数显万用表(自备)。 四、实验步骤： 1、用数显万用表的20k电阻当测一下R T热敏电阻在室温时的阻值。R T是一个黑色(或 兰色或棕色)园珠状元件，封装在双平行梁的上梁表面。加热器的阻值为100Ω左右封装在 双平行应变梁的上下梁之间。如图22—2所示。

PTC热敏电阻实验报告

功能材料—PTC热敏陶瓷制备与性能的综合实验一、实验目的 通过实验，使学生加深对“电子信息材料专业方向”中有关基础理论知识的理解。 1.了解PTC热敏陶瓷制备原理及方法 2.使学生熟练掌握PTC电阻的测试方法 二、实验原理 PTC效应与许多因素有关，PTC热敏电阻(正温度系数热敏电阻)是一种具温度敏感性的半导体电阻，一旦超过一定的温度(居里温度) 时，它的电阻值随着温度的升高几乎是呈阶跃式的增高。也可以说，PTC(positive temperature coefficient) 电阻是指在某一温度下电阻急剧增加、具有正温度系数的热敏电阻或材料。当PTC 陶瓷元件接通电源后，电流将随电压的升高而迅速增加，达到居里温度时，电流达到最大值，这时PTC 陶瓷元件进入PTC 区域，此时当电压继续升高时，由于PTC 陶瓷元件的电阻急剧增大，电流反而减小。 纯BaTiO3陶瓷是良好的绝缘体，是一种优良的陶瓷电容器材料，也是一种典型的钙钛矿型结构的铁电材料。纯的BaTiO3在常温下几乎是绝缘的，电阻率大于1012Ω?cm，通过不等价取代在BaTiO3中掺杂微量的元素后，会使其性能发生变化，出现PTC效应，并且伴随着室温电阻率的大幅度下降。制成的钛酸钡基PTC 陶瓷具有较大的正温度系数和开关阻温特性，通过掺杂，它的居里温度可在很宽的范围内(室温～400 ℃) 任意调节，所以，在航空航天、电子信息通讯、自动控制、家用电器、汽车工业、生物技术、能源及交通等领域，它得到了广泛的应用。 钛酸钡基PTC 陶瓷的组成： （1）移峰剂——添加后能够移动居里点（BaTiO3瓷120o C） 添加物与主晶相形成固溶体使铁电陶瓷的特性在居里温度处出现的峰值发生移动的现象，称为移峰效应。居里温度通常满足以下经验公式： t c =t c1 (1-x)+t c2 x（x-摩尔分数） 该添加物称为移峰剂。PTC 陶瓷中常用钙钛矿型铁电体的移峰剂有两种：钛酸铅、PbTiO3（490℃）、钛酸锶SrTiO3(-250℃)。 （2）半导体化: 施主掺杂：将BaTiO 3 基本组成离子分成三种离子群：其中至少在两个位置上的部分离子，用离子半径相接近，而原子价相差1价的不同离子进行置换。置换可得到低电阻率的陶瓷材料。 1.对于Ba 2+位可用La 3+、Ce3+、Sb3+、Sm3+、Dy3+或K +、Na +等离子；

大物仿真实验报告_热敏电阻的温度特性

热敏电阻的温度特性 一、实验目的 （1）了解热敏电阻的电阻—温度特性及测温原理 （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。 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。 实验过程中要注意电池按钮和接通检流计按钮的使用，检流计按钮先使用粗，然后再使用细，不要两个按钮同时使用。实验完成后，一定要将电池按钮开。 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、测量内容及数据处理 1、不同T所对应的Rt 值

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= 2、R t 均值，1 / T，及ln R t 的值 ln R t -- (1 / T)曲线 仿真实验画出图线如下图所示

大学物理实验报告--热敏电阻的电阻温度特性的研究(精)

实验六半导体热敏电阻特性的研究 实验目的 1．研究热敏电阻的温度特性。 2．进一步掌握惠斯通电桥的原理和应用。 实验仪器 箱式惠斯通电桥，控温仪，热敏电阻，直流电稳压电源等。 实验原理 半导体材料做成的热敏电阻是对温度变化表现出非常敏感的电阻元件，它能测量出温度的微小变化，并且体积小，工作稳定，结构简单。因此，它在测温技术、无线电技术、自动化和遥控等方面都有广泛的应用。 半导体热敏电阻的基本特性是它的温度特性，而这种特性又是与半导体材料的导电机制密切相关的。由于半导体中的载流子数目随温度升高而按指数规律迅速增加。温度越高，载流子的数目越多，导电能力越强，电阻率也就越小。因此热敏电阻随着温度的升高，它的电阻将按指数规律迅速减小。 实验表明，在一定温度范围内，半导体材料的电阻R T 和绝对温度T 的关系可表示为 b T ae R = （4－6－1） 其中常数a 不仅与半导体材料的性质而且与它的尺寸均有关系，而常数b 仅与材料的性质有关。常数a 、b 可通过实验方法测得。例如，在温度T 1时测得其电阻为R T 1 11b T ae R = （4－6－2） 在温度T 2时测得其阻值为R T 2

22b T ae R = （4－6－3）将以上两式相除，消去a 得 1 1(212 1T T b T T e R R ?= 再取对数，有 11(ln ln 2 121T T R R b T T ??= （4－6－4） 把由此得出的b 代入（4－6－2）或（4－6－3）式中，又可算出常数a ，由这种方法确定的常数a 和b 误差较大，为减少误差，常利用多个T 和R T 的组合测量值，通过作图的方法（或用回归法最好）来确定常数a 、b ，为此取（4－6－1）式两边的对数。变换成直线方程： T b a R T +=ln ln （4－6－5）或写作 BX A Y += （4－6－6）式中X b B a A R Y T , , ln , ln ====，然后取X 、Y 分别为横、纵坐标，对不同的温度T 测得对应的R T 值，经过变换后作X ～Y 曲线，它应当是一条截距为A 、斜率为B 的直线。根据斜率求出b ，又由截距可求出a ＝e A 。 确定了半导体材料的常数a 和b 后，便可计算出这种材料的激活能E ＝bK （K 为玻耳兹曼常数，其值见附录）以及它的电阻温度系数 %10012×?==T b dT dR R T T α （4－6－7）显然，半导体热敏电阻的温度系数是负的，并与温度有关。 热敏电阻在不同温度时的电阻值，可用惠斯通电桥测得。

【大学物理实验】 热敏电阻温度计的设计 实验报告

大连理工大学 大 学 物 理 实 验 报 告 院（系） 材料学院 专业 材料物理 班级 姓 名 学号 实验台号 实验时间 年 11 月 25 日，第14周，星期 二 第 5-6 节 实验名称 热敏电阻温度计的设计 教师评语 实验目的与要求： （1） 掌握电阻温度计测量温度的基本原理和方法。 （2） 设计和组装一个热敏电阻温度计。 主要仪器设备： 稳压电源， 自制电桥盒（如右下图所示）， 直流单臂电桥箱和热敏电阻感温原件等。 实验原理和内容： 热敏电阻温度计的工作原理 由于热敏电阻的阻值具有随温度变化而变化的性质， 我们可以将热敏电阻作为一个感温原件， 以阻值的变化来体现环境温度的变化。 但是阻值的变化量以直接测量的方式获得可能存在较大的误差， 因此要将其转化为一个对外部条件变化更加敏感的物理量； 本实验中选择的是电流， 通过电桥可以将电阻阻值的变化转化为电流（电压）的变化。 电桥的结构如右图所示， R1、R2、R3为可调节电阻， Rt 为热敏电阻。 当四个电阻值选择适当时， 可以使电桥达到平衡， 即AB 之间（微安表头）没有电流流过， 微安表指零； 当Rt 发生变化时， 电桥不平衡， AB 间有电流流过， 可以通过微安表读出电流大小， 从而进一步表征温度的变化。 成 绩 教师签字

当电桥不平衡时， 可以描绘成如右侧的电路图。 根据基尔霍夫定律和R1=R2的条件， 能够求得微安表在非平衡状态下的电流表达式： t t g t t cd g R R R R R R R R R U I ++++- =33132 2)21( 式中， Ucd 为加载在电桥两端的电压， Rg 为微安表头的内阻值。 可以见到， 为使Ig 为相关于Rt 的单值函数， R1、R2、R3和Ucd 必须为定值， 而其定制的大小则决定于以下两个因素： 1） 热敏电阻的电阻-温度特性。 2） 所设计的温度计的测温上限t1和测温下限t2。 步骤与操作方法： 1. 温度计的设计 （1） 测出所选择的热敏电阻Rt-t 曲线（或由实验室给出）。 （2） 确定R1、R2、R3的阻值。 具体方法如下： 该实验中， t1=20℃，t2=70℃, 对应R t -t 曲线可以得到R t1和R t2； Rg 由实验室给出， U cd 取值为1.3V ， 由微安表面板上可读出I gm =50μA 。 根据电桥关系， 有R 1=R 2， R 3= R t1， R t = R t2， I g =I gm ； 再将以上量代入关系式：)(2)21(2 12121221t t t t g t t t gm cd R R R R R R R R I U R R ++-+-==， 计算得到R1和R2的值。 2. 温度计的调试 （1） 将面板上的开关扳向下方， 将R1和R2调节到方才的计算值之后， 保持不变。 （2） 将微安表接入电路， Rt 先用一个四位旋钮式的电阻箱代替接入E 、D 两点， 并链接其 余电路和电源。 （3） 将电阻箱调至R t1的计算值， 打开电源，调节R3使微安表指零，此时R3调节完毕， 有 R3= R t1。

3热敏电阻温度特性研究实验11

实验( 3 ) 热敏电阻温度特性研究实验 班级 18020S01 学号 1802004137 姓名 沈豹 组别 日期 2020-6-5 指导教师 一．实验目的 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．实验仪器 热敏电阻测温实验装置包括：自耦调压器、待测热敏电阻和温度计、直流单臂电桥、电压源、滑线变阻器（2个）、四线电阻箱（3个）、检流计、单刀开关。 三．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：T B Ae R /= 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： dT dR R t 1= α Rt 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，Rx 组成一个四边形，即电桥的四个臂，其中Rx 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Rx =(R2/ R1)·R3，(R2/ R1)和R3都已知，Rx 即可求出。 电桥灵敏度的定义为： x x R R S /n ??= 式中△Rx 指的是在电桥平衡后Rx 的微小改变量，△n 越大，说明电桥灵敏度越高。 四．实验内容步骤 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Rx ，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Rt ；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Rt ，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。 (6)根据测量结果，利用公式B/T e ∞=R R 和dT dR R t 1= α，分别求取温度T 趋于无穷时的热敏电阻阻值R ∞、热敏电阻的材料常数B 以及50℃时的电阻温度系数α。 总成绩： 预习 操作 处理

2020年大学物理热敏电阻实验报告

大学物理热敏电阻实验报告 热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体电阻，具有许多独特的优点和用途，在自动控制、无线电子技术、遥控技术及测温技术等方面有着广泛的应用。本实验通过用电桥法来研究热敏电阻的电阻温度特性，加深对热敏电阻的电阻温度特性的了解。 1、引言 热敏电阻是根据半导体材料的电导率与温度有很强的依赖关系而制成的一种器件，其电阻温度系数一般为(-0.003~+0.6)℃-1。因此，热敏电阻一般可以分为: Ⅰ、负电阻温度系数(简称NTC)的热敏电阻元件 常由一些过渡金属氧化物(主要用铜、镍、钴、镉等氧化物)在一定的烧结条件下形成的半导体金属氧化物作为基本材料制成的，近年还有单晶半导体等材料制成。国产的主要是指MF91~MF96型半导体热敏电阻。由于组成这类热敏电阻的上述过渡金属氧化物在室温范围内基本已全部电离，即载流子浓度基本上与温度无关，因此这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要考虑迁移率与温度的关系，随着温度的升高，迁移率增加，电阻率下降。大多应用于测温控温技术，还可以制成流量计、功率计等。 Ⅱ、正电阻温度系数(简称PTC)的热敏电阻元件 常用钛酸钡材料添加微量的钛、钡等或稀土元素采用陶瓷工艺，高温烧制而成。这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要依赖于载流子浓度，而迁移率随温度的变化相对可以忽略。载流子数目随温度的升

高呈指数增加，载流子数目越多，电阻率越小。应用广泛，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，如电吹风等。 2、实验装置及原理 【实验装置】 FQJⅡ型教学用非平衡直流电桥，FQJ非平衡电桥加热实验装置(加热炉内置MF51型半导体热敏电阻(2.7kΩ)以及控温用的温度传 感器)，连接线若干大学物理实验报告大学物理实验报告。 【实验原理】 根据半导体理论，一般半导体材料的电阻率和绝对温度之间的关系为式中a与b对于同一种半导体材料为常量，其数值与材料的物理性质有关。因而热敏电阻的电阻值可以根据电阻定律写为式中为两电极间距离，为热敏电阻的横截面。 对某一特定电阻而言，与b均为常数，用实验方法可以测定。为了便于数据处理，将上式两边取对数，则有上式表明与呈线，在实验中只要测得各个温度以及对应的电阻的值，以为横坐标，为纵坐标作图，则得到的图线应为直线，可用图解法、计算法或最小二乘法求出参数a、b的值。热敏电阻的电阻温度系数下式给出。 从上述方法求得的b值和室温代入式(14)，就可以算出室温时的电阻温度系数。 热敏电阻在不同温度时的电阻值，可由非平衡直流电桥测得。非平衡直流电桥原理图如右图所示，B、D之间为一负载电阻，只要测出，就可以得到值。

实验用非平衡电桥研究热敏电阻的温度特性参考资料样本

实验2 用非平衡电桥研究热敏电阻的温度特性 【实验目的】 1． 掌握非平衡电桥的工作原理。 2． 了解金属导体的电阻随温度变化的规律。 3． 了解热敏电阻的电阻值与温度的关系。 4． 学习用非平衡电桥测定电阻温度系数的方法。 【仪器用具】 FB203型多档恒流智能控温实验仪、 QJ23直流电阻电桥、 YB2811 LCR 数字电桥、 MS8050数字表。 【原理概述】 1． 金属导体电阻 金属导体的电阻随温度的升高而增加, 电阻值t R 与温度t 间的关系常见以下经验公式表示: ) 1(320 ++++=ct bt t R R t α ( 1) 式中t R 是温度为t 时的电阻, 0R 为00=t C 时的电阻, c b ,,α为常系数。 在很多情况下, 可只取前三项: )1(20bt t R R t ++=α ( 2) 因为常数b 比α小很多, 在不太大的温度范围内, b 能够略去, 于是上式可近似写成: )1(0t R R t α+=

( 3) 式中α称为该金属电阻的温度系数。 严格地说, α与温度有关, 但在C 100~C 000范围内, α的变化很小, 可看作不变。利用电阻与温度的这种关系可做成电阻温度计, 例如铂电阻温度计等, 把温度的测量转换成电阻的测量, 既方便又准确, 在实际中有广泛的应用。 经过实验测得金属的t R t ~关系曲线( 图1) 近似为一条直线, 斜率为α0R , 截距为0R 。 根据金属导体的t R ~曲线, 可求得该导体的电阻温度系数。方法是从曲线上任取相距较远的两 点( 11,R t ) 及(22,R t ), 根据( 3) 式有: 1 2211 2t R t R R R --= α ( 4)

非平衡电桥测量热敏电阻的温度系数实验报告

一、名称:非平衡电桥测量热敏电阻的温度系数二、目的: 1、掌握非平衡电桥的工作原理。 2、了解金属导体的电阻随温度变化的规律。 3、了解热敏电阻的电阻值与温度的关系。 4、学习用非平衡电桥测定电阻温度系数的方法。 三、仪器: 1、热敏电阻。 2、数字万用表。 3、ZX-21型电阻箱。 4、滑线变阻器。 5、固定电阻器。 6、水浴锅。 7、温度计。 8、直流稳压电源等。 四、原理:

热敏电阻由半导体材料制成,是一种敏感元件。其特点是在一定的温度范围内,它的电阻率T ρ随温度T 的变化而显著地变化,因而能直接将温度的变化转换为电量的变化。一般半导体热敏电阻随温度升高电阻率下降,称为负温度系数热敏电阻(简称“NTC ”元件,其电阻率T ρ随热力学温度T 的关系为T B T e A /0=ρ…(5,式中0A 与B 为常数,由材料的物理性质决定。 也有些半导体热敏电阻,例如钛酸钡掺入微量稀土元素,采用陶瓷制造工艺烧结而成的热敏电阻在温度升高到某特定范围(居里点时,电阻率会急剧上升,称为正温度系数热敏电阻(简称“PTC ”元件。其电阻率的温度特性为: T B T e A ?'=ρρ…(6,式中A '、ρ B 为常数,由材料物理性质决定。 在本实验中我们使用的是负温度系数的热敏电阻。对于截面均匀的“NTC ”元件,阻值T R 由下式表示: T B T T e S l A S l R /0==ρ (7 ,式中l 为热敏电阻两极间的距离,S 为热敏电阻横截面积。令S l A A 0

=,则有: T B T Ae R /=…(8,上式说明负温度系数热敏电阻的阻值随温度升高按指数规律下降,如图2所示,可见其对温度的敏感程度比金属电阻等其它感温元件要高得多。由于具有上述性质,热敏电阻被广泛应用于精密测温和自动控温电路中。对(8式两边取对数,得 A T B R T ln 1ln +=…(9,可见T R ln 与T 1成线性关系,若从实验中测得若干个T R 和对 应的T 值,通过作图法可求出A (由截距A ln 求出和B (即斜率。 半导体材料的激活能Bk E =,式中k 为玻耳兹曼常数(231038.1-?=k J/K,将B 与 k 值代入可求出E 。根据电阻温度系数的定义: dT dR R dT d T T T T 11= = ρρα… (10,将(8式代入可求出热敏电阻的电阻温度系数:2T B -=α… (11,对给定材料的热敏电阻,在测得B 值后,可求出该温度下的电阻温度系数。 五、步骤: 1、热敏温度计定标:①如图连接线路(接线时不要打开电源,其中x R 为热敏电阻,3R 为试验中给出的总阻值为1750Ω的滑动变阻器。将x R 置于水浴锅中,注意

用热敏电阻测量温度试验

物理实验报告 实验一 一、实验题目:用热敏电阻测量温度 二、实验目得:了解热敏电阻-温度特性与测温原理,掌握惠斯通电桥得原理与使用方法。学习坐标变换、曲线改直得技巧与用异号法消除零点误差等方法。三、实验原理:(1)半导体热敏电阻得电阻——温度特性 某些金属氧化物半导体(如:Fe3O4、MgCr2O4等)得电阻与温度关系 满足式(1): (1) 式中R T就是温度T时得热敏电阻阻值,R就是T趋于无穷时热敏电 阻得阻值,B就是热敏电阻得材料常数,T为热力学温度。 两边取对数得; (2) 可以通过做－曲线,将曲线改直。 根据定义,电阻得温度系数可由式(3)来决定: (3) 故在R-t曲线某一特定点作切线,便可求出该温度时得半导体电阻 温度系数a。 (2)惠斯通电桥得工作原理 在电桥平衡下可推导出来:当电桥平衡时检流计无偏转。实验时电 桥调到R1/R2=1则有R x=R0。电桥灵敏度S为: (4) 式中ΔR x指得就是在电桥平衡后R x得微小改变量(实际上待测电阻 R x若不能改变,可通过改变标准电阻R0来测电桥灵敏度),Δn越大,说 明电桥灵敏度越高,带来得测量误差就越小。

(3)实验装置图: 四、实验器材:半导体热敏电阻、检流计、惠斯通电桥、电炉、温度计

五、实验步骤:(1)按图3、5、2-3接线,先将调压器输出调为零,测室温下得热敏电 阻阻值,注意选择惠斯通电桥合适得量程。先调电桥至平衡得R 0,改变R 0为R 0+ΔR 0,使检流计偏转一格,求出电桥灵敏度;再将R 0改变为R 0-ΔR 0,使检流计反方向偏转一格,求电桥灵敏度(因为人工所调平衡可能存在误差 而正反测量以后可以减小这种误差) (2)调节变压器输出进行加温,从15℃开始每隔5℃测量一次R t ,直 到85℃。撤去电炉,使水温慢冷却,测量降温过程中,各对应温度点得R t 。求升温与降温时得各R 得平均值,然后绘制出热敏电阻得R t -t 特性曲线 七、实验数据分析 (1)特性曲线 Data: Data1_B Model: Boltzmann Equation: y = A2 + (A1-A2)/(1 + exp((x-x0)/dx)) Weighting: y No weighting Chi^2/DoF = 447、3105 R^2 = 0、99899 A1 36248、66599 ?00072、74652 A2 153、01509 ?4、70971 x0 -43、19376 ?2、47654 dx 22、23472 ?、76792

用热敏电阻测量温度试验

物理实验报告 实验一 一、实验题目：用热敏电阻测量温度 二、实验目的：了解热敏电阻-温度特性和测温原理，掌握惠斯通电桥的原理和使用方法。学习坐标变换、曲线改直的技巧和用异号法消除零点误差等方法。 三、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：Fe 3O 4、MgCr 2O 4等）的电阻与温度 关系满足式（1）： T B T e R R ∞= （1） 式中R T 是温度T 时的热敏电阻阻值，R ∞是T 趋于无穷时热敏电阻的阻值，B 是热敏电阻的材料常数，T 为热力学温度。 两边取对数得; ∞+= R T B ln lnR T (2) 可以通过做T lnR －T 1 曲线，将曲线改直。 根据定义，电阻的温度系数可由式（3）来决定： dt dR R a t t 1= (3) 故在R-t 曲线某一特定点作切线，便可求出该温度时的半导体电阻温度系数a 。 （2）惠斯通电桥的工作原理 在电桥平衡下可推导出来：02 1 R R R R x = 当电桥平衡时检流计无偏转。实验时电桥调到R 1/R 2=1则有R x =R 0。电桥灵敏度S 为： x x R R n S /??= （4） 式中ΔR x 指的是在电桥平衡后R x 的微小改变量（实际上待测电阻R x 若不能改变，可通过改变标准电阻R 0来测电桥灵敏度），Δn 越大，

说明电桥灵敏度越高，带来的测量误差就越小。 （3）实验装置图：

四、实验器材：半导体热敏电阻、检流计、惠斯通电桥、电炉、温度计 五、实验步骤：（1）按图3.5.2-3接线，先将调压器输出调为零，测室温下的热 敏电阻阻值，注意选择惠斯通电桥合适的量程。先调电桥至平衡得R 0，改变R 0为R 0+ΔR 0，使检流计偏转一格，求出电桥灵敏度；再将R 0改变为R 0-ΔR 0，使检流计反方向偏转一格，求电桥灵敏度（因为人工所调平衡可能存在误差，而正反测量以后可以减小这种误差） （2）调节变压器输出进行加温，从15℃开始每隔5℃测量一次 R t ，直到85℃。撤去电炉，使水温慢冷却，测量降温过程中，各对应温度点的R t 。求升温和降温时的各R 的平均值，然后绘制出热敏电阻的R t -t 特性曲线 六、实验数据记录： 七、实验数据分析 （1）t R t -特性曲线