【正文】 溫度范圍里,例如加入適量鉛其居里溫度升高 。 （二）熱敏電阻的分類 ① N T C② P T C③ C T R1011021031041051061071080 40 80 1 2 0 1 6 0 2 0 0t / ℃? / ?它的材料主要由 Mn、 Co、 Ni、 Fe等金屬的氧化物燒結(jié)而成 ,通過(guò)不同材質(zhì)組合 ,能得到不同的電阻值R0及不同的溫度特性。 C之間的溫度測(cè)量 ,其色標(biāo)標(biāo)記為 綠色 。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 3．突變型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器（ CTR） 如果用 V、 Ge、 W、 P等的氧化物在弱還原氣氛中形成半玻璃狀燒結(jié)體 ,還可以制成臨界型（ CTR）熱敏電阻 ,它是 負(fù)溫度系數(shù)型 ,在某特定溫度范圍內(nèi)隨溫度升高而急劇下降 ，最高可降低 3～ 4個(gè)數(shù)量級(jí)，即具有很大 負(fù)溫度系數(shù) 。此特性可用于 自動(dòng)控溫和報(bào)警電路 中。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 熱敏電阻材料的分類 大分類 小分類 代表例子 NTC 單晶 金剛石、 Ge、 Si 金剛石熱敏電阻 多晶 遷移金屬氧化物復(fù)合燒結(jié)體 、無(wú)缺陷形金屬氧化燒結(jié)體多結(jié)晶單體 、固溶體形多結(jié)晶氧化物SiC系 Mn、 Co、 Ni、 Cu、 Al氧化物燒結(jié)體 、 ZrY氧化物燒結(jié)體 、 還原性 TiO Ge、 Si Ba、 Co、 Ni氧化物 濺射 SiC薄膜 玻璃 Ge 、 Fe、 V等氧化物 硫硒碲化合物 玻璃 V、 P、 Ba氧化物 、 Fe、 Ba、Cu氧化物 、 Ge、 Na、 K氧化物 、 （ As2Se3 ） 、（ Sb2SeI） 有機(jī)物 芳香族化合物 聚酰亞釉 表面活性添加劑 液體 電解質(zhì)溶液 熔融硫硒碲化合物 水玻璃 As、 Se、 Ge系 第 8章 半導(dǎo)體傳感器 熱敏電阻材料的分類（ 2） PTC 無(wú)機(jī)物 BaTiO3系 Zn、 Ti、 Ni氧化物系 Si系、硫硒碲化合物 （ Ba、 Sr、 Pb） TiO3燒結(jié)體 有機(jī)物 石墨系 有機(jī)物 石墨 、 塑料 石臘 、 聚乙烯 、 石墨 液體 三乙烯醇混合物 三乙烯醇 、 水 、 NaCl CTR V、 Ti氧化物系、 Ag2S、（ AgCu）、（ ZnCdHg）BaTiO3單晶 V、 P、 （ Ba )℃ 時(shí)測(cè)得的阻值 ,也稱 冷電阻 ,單位為 Ω 。 如不作特別說(shuō)明 ,是指 20℃ 時(shí)的溫度系數(shù) 。 （三）熱敏電阻的主要參數(shù) 第 8章 半導(dǎo)體傳感器 ③ 材料常數(shù) B 是表征 負(fù)溫度系數(shù) (NTC)熱敏電阻器材料的物理特性常數(shù)。一般 B值越大 ，則電阻值越大， 絕對(duì)靈敏度越高 。 如果被測(cè)溫度比較低 ,而且不需要很高的精度時(shí) ,一般把 B看成一個(gè)常數(shù) ,求出溫度或熱敏電阻的阻值 。C 第 8章 半導(dǎo)體傳感器 ④ 散熱系數(shù) H 它是指熱敏電阻自身發(fā)熱使其溫度比環(huán)境溫度高出 1℃ 所需的功率 ,單位為 W/℃ 或mW/℃ 。 第 8章 半導(dǎo)體傳感器 ⑤ 時(shí)間常數(shù) τ 它是指熱敏電阻從溫度為 T0的介質(zhì)中突然移入溫度為 T的介質(zhì)中 （ 環(huán)境溫度階躍變化 ） ,熱敏電阻的溫度升高ΔT= (TT0)所需的時(shí)間 ,單位為 s。 一般在 150秒之間 .它與熱容量 C和耗散系數(shù) H之間的關(guān)系 ⑥ 最高工作溫度 Tm 它是指熱敏電阻長(zhǎng)期連續(xù)工作所允許的最高溫度 ,在該溫度下 ,熱敏電阻性能參數(shù)的變化應(yīng)符合技術(shù)條件的規(guī)定 。C ρT —T與 RT—T特性曲線一致。 對(duì)上式微分后 ,再除以 RT,可得 NTC的溫度系數(shù) ⑴ 負(fù)電阻溫度系數(shù) (NTC)熱敏電阻器的溫度特性 0011e x pTTR R B TT???? ????NTC的電阻 —溫度關(guān)系的一般數(shù)學(xué)表達(dá)式為： 21 TTdR BR d T T? ? ? ? 可見(jiàn) ,溫度系數(shù)是溫度的非線性函數(shù) 。 C）測(cè)量。 00ln TBTR BRT??第 8章 半導(dǎo)體傳感器 材料的不同或配方的比例和方法不同 ， 則 B也不同 。 105 104 103 102 0 10 10 30 50 70 85 100 120 T/186。 0011l n l nTTR B RTT??? ? ?????第 8章 半導(dǎo)體傳感器 （ PTC） 熱敏電阻器的電阻 —溫度特性 其特性是利用正溫度熱敏材料 ， 在居里點(diǎn)附近結(jié)構(gòu)發(fā)生相變引起導(dǎo)電率突變來(lái)取得的 ， 典型特性曲線如圖 10000 1000 100 10 0 50 100 150 200 250 R20=120Ω R20= R20= PTC熱敏電阻器的電阻 —溫度曲線 T/186。C PTC熱敏電阻的 工作溫度范圍較窄 ，在工作區(qū)兩端，電阻 —溫度曲線上有兩個(gè)拐點(diǎn)： Tp1和 Tp2。 第 8章 半導(dǎo)體傳感器 經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)：在工作溫度范圍內(nèi)，正溫度系數(shù)熱敏電阻器的電阻 —溫度特性可近似用下面的實(shí)驗(yàn)公式表示： 式中 RT、 RT0——溫度分別為 T、 T0時(shí)的電阻值； BP——正溫度系數(shù)熱敏電阻器的材料常數(shù) 。 lnRr1 lnRr2 BP β mR BP=tgβ =mR/mr T1 T2 lnRr0 mr lnRTT 表示的 PTC熱敏電阻器電阻 —溫度曲線 lnRr T ? ?? ?0000e x p1e x pP T PTtp PT T PB R B T TdR BR d T R B T T??? ? ??若對(duì)上式微分，可得 PTC熱敏電阻的電阻溫度系數(shù) α tp 以 lnRT、 T分別作為縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)，便得到下圖。 （ NTC） 熱敏電阻器的伏安特性 該曲線是在環(huán)境溫度為 T0時(shí)的靜態(tài)介質(zhì)中測(cè)出的靜態(tài) U—I曲線 。這一區(qū)域適合溫度測(cè)量， a點(diǎn)是沒(méi)有自熱時(shí)的最大電流值。 bc段 ：當(dāng)電流超過(guò)一定值以后 ,曲線向下彎曲出現(xiàn)負(fù)阻特性 ,稱為負(fù)阻區(qū)。尤其是阻值大的熱敏電阻。 d點(diǎn)： 是空氣中最大安全電流工作點(diǎn)。 α β a b c d Um U0 I0 Im U/V I/mA NTC熱敏電阻的靜態(tài)伏安特性 第 8章 半導(dǎo)體傳感器 曲線見(jiàn)下圖，它與 NTC熱敏電阻器一樣，曲線的起始段為直線，其斜率與熱敏電阻器在環(huán)境溫度下的電阻值相等。當(dāng)熱敏電阻器溫度超過(guò)環(huán)境溫度時(shí)，引起電阻值增大，曲線開(kāi)始彎曲。 第 8章 半導(dǎo)體傳感器 （ 三 ） 熱敏電阻器的安時(shí)特性 （ U—I） 流過(guò)熱敏電阻的電流與時(shí)間的關(guān)系 ,稱為安時(shí)特性 ,如圖 示 。 對(duì)于一般結(jié)構(gòu)的熱敏電阻 ,其值均在 。 （四）熱敏電阻器主要缺點(diǎn) 第 8章 半導(dǎo)體傳感器 ① 熱敏電阻測(cè)溫的基本電路 為了取得熱敏電阻的阻值和溫度成比例的電信號(hào) ,需要考慮它的直線性和自身加熱問(wèn)題。對(duì)于負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻 (NTC型 )當(dāng)溫度上升時(shí) ,熱敏電阻的阻值變小 ,輸出電壓 Uout上升。 C溫度范圍內(nèi)有如下關(guān)系 : ?UbRT hUo u tRsbsoutT h sURURR? ?() （五） 熱敏電阻溫度傳感器 圖 0011e x p ( . )TTR R B TT???? ???? 83從公式 ()可知 ,溫度和熱敏電阻的阻 值之間有非線性特性。圖中各點(diǎn)電壓之間的關(guān)系： 解得 圖 線性化電路 第 8章 半導(dǎo)體傳感器 在設(shè)計(jì)電路參數(shù)時(shí) ,若選擇 3012 4 0e x p ( )TsR R E BRR R I T??可使上式分母中前三項(xiàng)的代數(shù)和等于零 ,則有 65f s xoTR R I UUTR U B??即得到了輸出電壓 Uo與被測(cè)溫度 T成線性的關(guān)系式 。 C左右的精度 ,要測(cè)到 176。 但是 ,如果在具有兩個(gè)熱敏電阻的橋式電路中 ,在同一溫度下 ,調(diào)整電橋平衡 ,當(dāng)兩個(gè)熱敏電阻所處環(huán)境溫度不同 ,測(cè)量溫度差時(shí) ,精度可以大大提高 。 圖 （ a） 電路的測(cè)溫范圍較小 ,而且兩個(gè)熱敏電阻的 B常數(shù)應(yīng)該一致 ,但靈敏度高 。 ?Rs2Eb?RT h 2?RT h 1R3R1R2EbRs1?RT h 1RT h 2( a ) ( b )圖 求溫度差的橋式電路 第 8章 半導(dǎo)體傳感器 利用半導(dǎo)體二極管 、 晶體管 、 可控硅等的伏安特性與溫度的關(guān)系可做出溫敏器件 。此外 ,線性較好 且 價(jià)格低廉 ,在不少儀表里用來(lái)進(jìn)行溫度補(bǔ)償 。 不過(guò)由于 PN結(jié)受耐熱性能和特性范圍的限制 ,只能用來(lái)測(cè)量 150176。 PN結(jié)溫度傳感器的種類 種類： ①溫敏二極管；②溫敏三極管③ 溫控晶閘管。 2. PN結(jié)型熱敏器件 第 8章 半導(dǎo)體傳感器 ① 原理： 恒流條件下 ， 二極管電壓與溫度呈線性關(guān)系 根據(jù)半導(dǎo)體器件原理 ,流經(jīng)晶體二極管 PN結(jié)的正向電流 ID與 PN結(jié)上的正向壓降 UD有如下關(guān)系 0gqUkTsI B