第六章--熱輻射探測(熱敏電阻和熱電偶-熱電堆)(已修改)
2025-08-17 10:35 本頁面
【正文】 熱敏電阻 1. 熱敏電阻特點及分類 熱敏電阻 :依據(jù)某些材料吸收入射輻射 產(chǎn)生 升溫而引起電阻改變 。 相對于一般的金屬電阻 ， 熱敏電阻具備如下特點： ① 熱敏電阻的溫度系數(shù)大 ， 靈敏度高 ， 熱敏電阻的溫度系數(shù)常比一般金屬電阻大 10～ 100倍 。 ② 結(jié)構(gòu)簡單 ， 體積小 。 最小的珠狀熱敏電阻其直徑僅為 ， 可以測量近似幾何點的溫度 。 ③ 電阻率高 ， 熱慣性小 ， 適宜做動態(tài)測量 。 ④ 阻值與溫度的變化關(guān)系呈非線性 。 ⑤ 穩(wěn)定性好 。 商品化產(chǎn)品已有 30多年歷史 ， 加之近年在材料與工藝上不斷得到改進 。 據(jù)報道 ， 在 ℃ 的小溫度范圍內(nèi) ， 其穩(wěn)定性可達 ℃ 的精度 。 (a)熱敏電阻的特點 多數(shù) 半導(dǎo)體 熱敏電阻具有 負的溫度系數(shù) ，即當(dāng)溫度升高時，其電阻值下降，同時靈敏度也下降。由于這個原因，限制了它在高溫情況下的使用。 半導(dǎo)體材料 ：本征吸收和雜質(zhì)吸收是直接產(chǎn)生光生載流子 。晶格吸收和自由電子吸收等： 不直接產(chǎn)生載流子 ， 將輻射能 不同程度地轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?， 引起晶格振動的加劇 ， 溫度上升 。 熱敏電阻的種類很多，分類方法也不相同。 熱敏電阻主要有： 半導(dǎo)體材料 和 金屬材料 。 金屬材料 ：外層自由電子密度很大，光作用引起的自由電子密度相對變化可忽略不計。相反，吸收光以后，使晶格振動加劇，妨礙了自由電子作定向運動。因此，由金屬材料組成的熱敏電阻具有 正溫度系數(shù) 。即當(dāng)溫度升高時，其電阻值上升。 金屬材料熱敏電阻耐高溫，多用于溫度的模擬測量。 (b)熱敏電阻的分類 圖 51所示為半導(dǎo)體材料和金屬材料 （ 白金 ） 的溫度特性曲線 。 白金的電阻溫度系數(shù)為正值，大約為 %左右；半導(dǎo)體材料熱敏電阻的溫度系數(shù)為負值，大約為 3%~6%，約為白金的 10倍以上。 熱敏電阻探測器常用半導(dǎo)體材料制作而很少采用貴重的金屬。 將金屬氧化物 （ 如銅的氧化物 ， 錳 鎳 鈷的氧化物 ） 的粉末用黏合劑黏合后 ， 涂敷在瓷管或玻璃上烘干 ， 即構(gòu)成半導(dǎo)體材料的熱敏電阻 。 按熱敏電阻的阻值與溫度關(guān)系 這一重要特性。 熱敏電阻可分為： （ 1）正溫度系數(shù)熱敏電阻器（ PTC） 電阻值隨溫度升高而增大的電阻器， 簡稱 PTC熱敏阻器。它的主要材料是 摻雜的 BaTiO3半導(dǎo)體陶瓷。 （ 2）負溫度系數(shù)熱敏電阻器（ NTC） 電阻值隨溫度升高而下降的熱敏電阻器簡稱 NTC熱敏電阻器。它的材料主要是一些過渡金屬氧化物半導(dǎo)體陶瓷。 （ 3）突變型負溫度系數(shù)熱敏電阻器（ CTR) 該類電阻器的電阻值在某特定溫度范圍內(nèi)隨溫度升高而降低3～ 4個數(shù)量級，即具有很大負溫度系數(shù)。其主要材料是 VO2并添加一些金屬氧化物。 1 2 3 4 鉑絲 40 60 120 160 0 100 101 102 103 104 105 106 R
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