热敏电阻的工作原理分析图_热敏电阻的工作原理分析

热敏电阻是一种温度敏感型半导体,在相对较小的温度范围内表现出较大的电阻变化。热敏电阻主要有两种,即正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)。NTC热敏电阻具有随温度升高而降低的特性。这些最常用于温度测量。

热敏电阻类似于RTD,但用半导体材料代替金属。热敏电阻是一种固态器件,其灵敏度高于RTD。与RTD不同,热敏电阻的温度电阻是非线性的,不能用单一系数来表征。此外,与RTD不同,热敏电阻的特点是其电阻值随温度的升高而降低。

与RTD相比,热敏电阻不能用来测量高温。事实上,最高工作温度有时只有100或200c。

制造商通常以曲线、表格或多项式的形式提供电阻温度数据。线性化的电阻-温度关系可以通过模拟电路或使用数字计算的数学应用来实现。典型的热敏电阻电路如下所示。

从电路图中可以明显看出,这是一个简单的分压器。r是一些固定的(功率)电阻。可以调整R s和电源电压V s,以获得给定温度范围内所需的输出电压范围V o。

优点:电阻随温度变化大,响应时间快,稳定性好,高电阻消除了引线电阻带来的困难,成本低,可互换。

缺点:非线性,工作温度范围有限,过热可能需要不准确的电流源。

电阻与温度曲线

与RTD和热电偶不同,热敏电阻没有与其电阻和温度特性或曲线相关的标准。因此,有许多不同的选择。

每种热敏电阻材料提供不同的电阻和温度“曲线”。一些材料提供更好的稳定性,而另一些材料具有更高的电阻,因此它们可以制成更大或更小的热敏电阻器。

许多制造商列出了两个温度之间的(B)常数(例如,[30/50=3890])。这与25C(77F)的电阻一起,可用于识别特定的热敏电阻曲线。

每种热敏电阻材料提供不同的电阻和温度“曲线”。一些材料提供更好的稳定性,而另一些材料具有更高的电阻,因此它们可以制成更大或更小的热敏电阻器。

许多制造商列出了两个温度之间的(B)常数(例如,[30/50=3890])。这与25C(77F)的电阻一起,可用于识别特定的热敏电阻曲线。

制造工艺

该装置由金属氧化物如锰、镍、钴和铁的烧结混合物制成。它们的电阻从0.4欧姆到75兆欧不等,可以做成各种形状和大小。较小的热敏电阻呈珠状,直径为0.15毫米至1.5毫米.这种珠子可以密封在实心玻璃棒的尖端形成探针,比珠子更容易安装。可选地,热敏电阻可以是圆盘和垫圈的形式,其通过在高压下将热敏电阻材料压制成直径为3 mm至25 mm的扁平圆柱形而制成。垫圈可以堆叠并串联或并联放置,以增加力量训练能力。

特性曲线

电阻-温度曲线是使用热敏电阻的测量、控制和补偿应用中使用的主要特性之一。特性图如下所示。从典型热敏电阻的特性曲线可以看出,当温度从-100摄氏度变化到400摄氏度时,电阻率从107欧姆-厘米变化到1欧姆-厘米。这种高负温度系数使热敏电阻成为理想的温度传感器。

热敏电阻作为温度传感器

用于测量温度的热敏电阻如下图所示。热敏电阻设计为在25摄氏度时具有2千欧姆的电阻,每摄氏度-4%的温度系数将使每摄氏度的温度变化减少80欧姆。

该装置与电池和测微计串联。如果注意热敏电阻和相应的千分尺电流读数,温度的变化会引起电阻的变化。通常,仪器以0.1摄氏度的分辨率进行温度校准。如图所示,桥式电路也用于提高热敏电阻的灵敏度。