【正文】 T0—環(huán)境溫度； PE—環(huán)境溫度為 T0時的額定功率； H—散熱系數(shù) 第 8章 半導(dǎo)體傳感器 （四）熱敏電阻器主要特性 ——溫度特性 （ RT—T） 1 2 3 4 鉑絲 40 60 120 160 0 100 101 102 103 104 105 RT/Ω 溫度 T/186。 它表征熱敏電阻加熱或冷卻的速度 。 在工作范圍內(nèi) ， 當(dāng)環(huán)境溫度變化時 ， H值隨之變化 ， 它取決于熱敏電阻的形狀 、 封裝形式以及周圍介質(zhì)的種類 。 001 ln11RBRTT??3 3 0 03 1 0 03 5 0 00 50 1 0 0 1 5 0圖 B常數(shù)的溫度特性 T/186。在工作溫度范圍內(nèi)， B值并不是一個常數(shù)，而是隨溫度的升高略有增加的。 B值決定于材料的激活能 ?E， 具有 B=?E／ 2k的函數(shù)關(guān)系，式中 k為波爾茲曼常數(shù)。 1tdRR d T? ?() 式中 ,R為溫度為 T(K)時的阻值。 ② 電阻溫度系數(shù) α t 熱敏電阻的溫度每變化 1℃ 時 ,阻值的相對變化率 ,單位為 %/℃ 。Sr） 氧化物 Ag2S–CuS 大分類 小分類 代表例子 第 8章 半導(dǎo)體傳感器 ① 標(biāo)稱阻值 RH 在環(huán)境溫度為 (25177。 ① N T C② P T C③ C T R1011021031041051061071080 40 80 1 2 0 1 6 0 2 0 0t / ℃? / ?即在某個溫度范圍里阻值 ,曲線斜率在此區(qū)段特別陡峭 ,靈敏度極高 ,其色標(biāo)標(biāo)記為白色 。 ① N T C② P T C③ C T R1011021031041051061071080 40 80 1 2 0 1 6 0 2 0 0t / ℃? / ? 負(fù)溫度系數(shù)（ NTC）型半導(dǎo)體熱敏電阻研究最早 ,生產(chǎn)最成熟 ,是應(yīng)用最廣泛的熱敏電阻之一 , 特別適合于 100～ 300176。cm圖 半導(dǎo)體熱敏電阻的溫度特性 第 8章 半導(dǎo)體傳感器 2．負(fù)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。若將鉛換成鍶 ,其居里溫度下降。其特性曲線是隨溫度升高而阻值增大 ,其色標(biāo)標(biāo)記為 紅色 。 按熱敏電阻的阻值與溫度關(guān)系這一重要特性可分為： 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 。故可用于較惡劣環(huán)境條件；另外由于熱敏電阻材料的遷移率很小，故其性能受磁場影響很小，這是十分可貴的特點(diǎn)。 (5)原料資源豐富，價(jià)格低廉。據(jù)報(bào)道，在 ℃ 的小溫度范圍內(nèi)，其穩(wěn)定性可達(dá) ℃ 的精度。 （一）半導(dǎo)體熱敏電阻主要特點(diǎn) 第 8章 半導(dǎo)體傳感器 (4)穩(wěn)定性好。 (3)使用方便 ,電阻值可在 ～ 100kΩ 之間任意選擇 。其電阻溫度系數(shù)要比金屬大 10～ 100倍以上 ,能檢測出 106℃ 溫度變化。熱敏電阻發(fā)展最為迅速，由于其性能得到不斷改進(jìn)，穩(wěn)定性已大為提高，在許多場合下（ 40～＋350℃ ）熱敏電阻已逐漸取代傳統(tǒng)的溫度傳感器。由于熱運(yùn)動（譬如溫度升高） ,越來越多載流子克服禁帶寬度（或電離能）引起導(dǎo)電 ,這種熱躍遷使半導(dǎo)體載流子濃度和遷移率發(fā)生變化 ,根據(jù)電阻率公式可知元件電阻值發(fā)生變化。 鎳熱電阻 在 50～ 2022C范圍內(nèi)，鎳的電阻與溫度的關(guān)系一般可寫成 Rt＝ R0[1＋ At＋ Bt2] 其他熱電阻 ①銦熱電阻②錳熱電阻 ③碳熱電阻 ④鐵熱電阻、鎳熱電阻 常用熱電阻 第 8章 半導(dǎo)體傳感器 習(xí)題 1 Pt100和 Cu50各代表什么傳感器？ 分別代表鉑電阻熱電式傳感器（ 0度時電阻值為100Ω ），銅電阻熱電式傳感器 (0攝氏度時電阻值為 50Ω). 第 8章 半導(dǎo)體傳感器 熱敏電阻是利用某種 半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化而變化的性質(zhì)制成的。 其缺點(diǎn)：①電阻率小，僅為鉑的 1／ 6，故體積大，熱慣性大。 鉑熱電阻 ：型號為 WZB， 分度號為 BA－ 1 R0＝ 46Ω 和 BA－ 2 R0＝ 100Ω 。其中電阻絲是熱電阻的主體。 第 8章 半導(dǎo)體傳感器 半導(dǎo)體溫度傳感器 接觸型半導(dǎo)體傳感器 熱電阻傳感器有兩大類： ① 、 金屬熱電阻 ― 俗稱熱電阻 （ 熱電阻傳感器 ） ； ② 、 半導(dǎo)體熱電阻 ― 俗稱熱敏電阻 （ 熱敏電阻傳感器 ） 基于熱電阻效應(yīng)： 電阻率隨溫度變化發(fā)生改變的現(xiàn)象 電阻與溫度的關(guān)系 大多數(shù)金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度而變化的關(guān)系可由下式表示 Rt=R0[1+α （ tt0） ] 第 8章 半導(dǎo)體傳感器 對熱電阻材料的要求 ： ① 電阻溫度系數(shù) α 要盡可能大，且穩(wěn)定； ②電阻率 ρ 要高； ③比熱小，亦即熱慣性??； ④電阻值隨溫度變化關(guān)系最好是線性關(guān)系； ⑤在較寬的測量范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)； ⑥良好的工藝性，即特性的 復(fù)現(xiàn)性好 ，便于批量生產(chǎn)。其制造成本較高，測量精度卻較低。 瑞士 Browa Borer研究中心用激光溫度傳感器可測幾千開 (K)的高溫 。 如 NBS公司用氦氖激光源的激光做光反射計(jì)可測很高的溫度 ， 精度為 1％ 。 目前國外有可測到 5000 ℃ 的產(chǎn)品 。 2． 光譜高溫計(jì) 前蘇聯(lián)研制的 YCI—I型自動測溫通用光譜高溫計(jì) ,其測量范圍為 400～ 6000℃ ,它是采用電子化自動跟蹤系統(tǒng) ,保證有足夠準(zhǔn)確的精度進(jìn)行自動測量 。 第 8章 半導(dǎo)體傳感器 l． 輻射高溫計(jì) 用來測量 1000℃ 以上高溫 。 接觸式溫度傳感器的特點(diǎn)：傳感器直接與被測物體接觸進(jìn)行溫度測量，由于被測物體的熱量傳遞給傳感器，降低了被測物體溫度，特別是被測物體熱容量較小時，測量精度較低。 5． 熱敏電阻器 適于在高靈敏度的微小溫度測量場合使用 。 接觸式溫度傳感器 3． 陶瓷熱電阻 測量范圍為 –200～ +500℃ ， 精度為 、 。 改進(jìn)后可連續(xù)工作2022h， 失效率小于 1％ ， 使用期為 10年 。第 8章 半導(dǎo)體傳感器 第 8章 半導(dǎo)體傳感器 半導(dǎo)體溫度傳感器 半導(dǎo)體濕度傳感器 半導(dǎo)體氣體傳感器 半導(dǎo)體磁敏傳感器 第 8章 半導(dǎo)體傳感器 溫度傳感器的種類 溫度傳感器按照 用途 可分為基準(zhǔn)溫度計(jì)和工業(yè)溫度計(jì)；按照測量方法又可分為 接觸式 和 非接觸式 ；按工作原理又可分為 膨脹式 、 電阻式 、 熱電式 、 輻射式 等等；按輸出方式分，有自發(fā)電型、非電測型等。 第 8章 半導(dǎo)體傳感器 1． 常用熱電阻 范圍： 260～＋ 850℃ ；精度： ℃ 。 2． 管纜熱電阻 測溫范圍為 20～＋ 500℃ ， 最高上限為 1000℃ ， 精度為 級 。 4． 超低溫?zé)犭娮?兩種碳電阻 ， 可分別測量 –～ 253℃ ～ ℃ 的溫度 。 經(jīng)濟(jì)性好 、 價(jià)格便宜 。因此采用這種方式要測得物體的真實(shí)溫度的前提條件是被測物體的熱容量要足夠大。 分四種：光學(xué)高溫計(jì) 、 比色高溫計(jì) 、 輻射高溫計(jì)和光電高溫計(jì) 。 非接觸式溫度傳感器 3． 超聲波溫度傳感器 特點(diǎn)是響應(yīng)快 (約為 10ms左右 )， 方向性強(qiáng) 。 4． 激光溫度傳感器 適用于遠(yuǎn)程和特殊環(huán)境下的溫度測量 。 美國麻省理工學(xué)院研制的一種激光溫度計(jì) ， 最高溫度可達(dá) 8000℃ ， 專門用于核聚變研究 。 非接觸式溫度傳感器主要是利用被測物體熱輻射而發(fā)出紅外線，從而測量物體的溫度，可進(jìn)行遙測。優(yōu)點(diǎn)是：不從被測物體上吸收熱量；不會干擾被測對象的溫度場；連續(xù)測量不會產(chǎn)生消耗；反應(yīng)快等。 第 8章 半導(dǎo)體傳感器 熱電阻傳感器 由熱電阻絲、絕緣骨架、引出線組成。目前最廣泛使用的熱電阻材料是銅熱電阻和鉑熱電阻。 銅熱電阻 ：型號為 WZG，分度號為 G ， R0＝ 33Ω Rt＝ R0[1＋ At＋ Bt2＋ Ct3] 其優(yōu)點(diǎn)：① 輸出－輸入特性近似線性；② 工藝性好，價(jià)格便宜。 ②當(dāng)溫度高于 1000C時，易氧化、測量范圍小，不適于在 腐蝕性介質(zhì)或高溫下工作。 工作原理 一般用量子躍遷觀點(diǎn)進(jìn)行分析。 在溫度傳感器中應(yīng)用最多的有 熱電偶 、 熱電阻 （如鉑、銅電阻溫度計(jì)等）和 熱敏電阻 。 第 8章 半導(dǎo)體傳感器 (1)靈敏度高 ,有正、負(fù)溫度系數(shù)和在某一特定溫度區(qū)域內(nèi)阻值突變的三種熱敏電阻元件。 (2)小型 ,材料加工容易 、 性能好 ， 最小的珠狀熱敏電阻可做到直徑為 ,能夠測出一般溫度計(jì)無法測量的空隙 、 腔體 、 內(nèi)孔 、生物體血管等處的溫度 。 使用時 ， 一般可不必考慮線路引線電阻的影響；由于其功耗小 、 故不需采取冷端溫度補(bǔ)償 ， 所以適合于遠(yuǎn)距離測溫和控溫使用 。 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(jìn)。相比之下，優(yōu)于其它各種溫度傳感器。 燒結(jié)表面均已經(jīng)玻璃封裝。 第 8章 半導(dǎo)體傳感器 熱敏電阻的種類很多 ， 分類方法也不相同 。它的主要材料是是由在 BaTiO3和 SrTiO3為主的成分中加入少量 Y2O3和 Mn2O3構(gòu)成的燒結(jié)體。開關(guān)型正溫度系數(shù)熱敏電阻在居里點(diǎn)附近阻值發(fā)生突變 ,有 斜率最大 的區(qū)段 ,通過成分配比和添加劑的改變 ,可使其斜率最大的區(qū)段處在不同的