热敏电阻实验报告

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1、首都师范大学物 理 实 验 报 告班 级_光电3班_ 组 别_第二组_姓 名_邓菊霞_ 学 号_1110600095_日 期_2012.11.20_ 指导教师_刘丽峰_【实验题目】 热敏电阻温度特性实验 【实验目的】1、研究热敏电阻的温度特性；2、掌握非平衡电桥的工作原理；3、了解半导体温度计的结构及使用方法【实验仪器】直流稳压电源、滑线变阻器、热敏电阻、温度计、电阻箱、微安表、检流计、保温杯、冰块等。【实验原理】热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器（PTC）和负温度系数热敏电阻器（NTC）。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。正温

2、度系数热敏电阻器（PTC）在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器（NTC）在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。本实验所用的是负温度系数热敏电阻。负温度系数热敏电阻其电阻温度关系的数学表达式为： （1）式中、代表温度为、时热敏电阻的阻值，为热敏电阻的材料系数（n代表负电阻温度系数）。上式是一个经验公式，当测温范围不太大时（450)，该式成立。其关系曲线如左图所示。为便于使用，常取环境温度为25作为参考温度（即298K），则负温度系数的热敏电阻的电阻温度特性可写成： （2） （常为）是热敏电阻的标称电阻，其大小由热敏电阻材料和几何尺寸决定，对于一个确定的热敏电阻，和为常数，可用实验

3、方法求得。将（2）式两边取对数，得： （3）令则上式可写成： （4）式中、可通过测量值、求出，利用几组测量值，由图解法或最小乘法可求出参数、，从而确定热敏电阻的标称值和材料常数。由前面的实验可知，可由箱式惠斯通电桥测得某一温度下的值，当桥路平衡时，热敏电阻的阻值，其中为比例臂值，为调节臂阻值。如图2所示。 温度可由温度计测出，注意：为热力学温标，而温度计测得的为摄氏温标。 【实验内容】一、热敏电阻温度特性的研究曲线的测定在保温杯中加入适量温水（水温应50，将温度计和热敏电阻放入杯中，用搅拌器适度搅拌；将热敏电阻的引线接入单臂电桥的测试臂，选取合适比例臂，调整电桥平衡，测量。之后马上读出温度计的

4、即时示值，加入适当冷水或冰块，使水温下降12左右，重复上述测量，可测得一组（，）值。注意：在45左右的阻值约为14000。要求：温度的变化范围可在4510左右。在测量一组（，）值后，可马上测量不平衡电流,即要求同时测量（，）、（ ，）值。二、热敏电阻温度计的标定曲线曲线的测定。将桥路中的检流计换成微安表。将调节臂置于为50000时的对应值（此时的对应的温度值约为10）,合上开关，读出微安表示值及温度计的示数。在使水温下降后，重复上述测量，可得到一组（,）值。注意：测量是近同时进行的.将（、）数据组输入EXCEL表格，检查测试结果。三、用热敏电阻和温度计测量自己的体温或室温。将测得的值代入标定曲

5、线，确定对应的值，并与温度计测得结果比较【原始数据】t(摄氏度）4.810.321.724.528.437.54345.446.650.3R（欧）1978019010104909100772054104370396038303340V（mV）0-22.1-109.3-142.2-98.72003904324495151/（t+273)0.0035990.003530.00339 0.0033610.003320.003220.0031640.003140.0031280.003093Ln(R)9.8924279.8574449.2581789.116038.951578.5960048.382

6、5188.2839998.250628.113726I(mA)0.1540.1170.1090.08920.037-0.013-0.016-0.0016-0.0012V（mV）515449432390200-98.7-142.2-109.3-22.1【数据处理】根据，以及LN（R）1/T线性拟合的公式可以算出R25=8934欧，Bn=3714.5【实验数据分析】系统误差有搅拌不均匀，水的温度不均匀水的温度与环境温度差异较大，与外界存在热交换。偶然误差有：读万用表读数时，未读准确，或在不稳定的情况下读数。【思考题】1试比较水银温度计与半导体温度计的异同。 水银温度计是膨胀式温度计的一种，水银的凝

7、固点是:-39,沸点是:356.7,用来测量0-150或500以内范围的温度，它只能作为就地监督的仪表。用它来测量温度，不仅比较简单直观，而且还可以避免外部远传温度计的误差。 它是利用半导体元件与温度具有的特性关系构成的温度测量仪表。1 由热敏电阻、连接导线和显示仪表组成，具有灵敏度高、构造简单和体积小等优点，通常用于测量与室温接近的温度以及测量快速变化的温度及点温度。 2 试比较回归法和作图法的优缺点。回归法：优点是精确，缺点是计算多繁琐。作图法：优点是操作简单，缺点是结果不是那么精确。3 用不同参数（，）的半导体材料制成的温度计有什么不同？正温度系数热敏电阻器（PTC）在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器（NTC）在温度越高时电阻值越低.，根据这个公式可知，Bn,对温度计的影响比R0大。4平衡电桥与不平衡电桥有何区别？平衡电桥是把待测电阻与标准电阻进行比较，通过调节电桥平衡，从而测得待测电阻值，如单臂直流电桥(惠斯登电桥)、双臂直流电桥(开尔文电桥)。它们只能用于测量具有相对稳定状态的物理量，而在实际工程中和科学实验中，很多物理量是连续变化的，只能采用非平衡电桥才能测量；非平衡电桥的基本原理是通过桥式电路来测量电阻，根据电桥输出的不平衡电压，再进行运算处理，从而得到引起电阻变化的其它物理量，如温度、压力、形变等。