半导体热敏电阻的电阻-温度特性
半导体热敏电阻的电阻—温度特性实验讲义
∞ 半导体热敏电阻的电阻—温度特性实验原理1. 半导体热敏电阻的电阻—温度特性某些金属氧化物半导体（如：Fe3O4、MgCr2O 4 等）的电阻与温度的关系满足式（1）：B R = R e T （1） T ∞式中 R T 是温度为T 时的热敏电阻阻值，R ∞ 是T 趋于无穷时热敏电阻的阻值阻的材料常数，T 为热力学温度。
①，B 是热敏电热敏电阻对温度变化反应的灵敏度一般由电阻温度系数α来表示。
根据定义，电阻温 度系数可由式（2）来决定：α = 1 R T dR TdT （2）由于这类热敏电阻的α 值为负，因此被称为负温度系数（NTC ）热敏电阻，这也是最 常见的一类热敏电阻。
2. 惠斯通电桥的工作原理半导体热敏电阻的工作阻值范围一般在 1~106Ω，需要较精确测量时常用电桥法，惠斯 通电桥是一种应用很广泛的仪器。
惠斯通电桥的原理如图 1 所示。
四个电阻 R 0 、R 1 、R 2 和 R x 组成一个四边形，其中 R x就是待测电阻。
在四边形的一对对角 A 和 C 之间连接电源；而在另一对对角 B 和D 之间接 入检流计 G 。
当 B 和 D 两点电势相等时，G 中无电流通过，电桥便达到了平衡。
平衡时必CR b 图 1 惠斯通电桥原理图 图 2 惠斯通电桥面板图① 由于(1)式只在某一温度范围内才适用，所以更确切的说 R 仅是公式的一个系数，而并非实际 T 趋于无穷时热敏电阻的阻值。
R R 1 有 R x = R 2 R 1 R 0 ， 2 和 R 0 都已知， R x 即可求出。
R 0 为标准可变电阻，由有四个旋钮的电R 阻箱组成，最小改变量为 1Ω。
1 R2 称电桥的比率臂，由一个旋钮调节，它采用十进制固定值，共分 0.001，0.01，0.1，1，10，100，1000 七挡。
热敏电阻的电阻--温度特性曲线NTC
RT/R25 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5
(25º C,1)
0
25
50
75
100 125
T/℃
15
RT / RT0--T特性曲线
2.正温度系数（PTC）热敏电阻器的电阻—温度特性 其特性是利用正温度热敏材料，在居里点附近结构发 生相变引起导电率突变来取得的，典型特性曲线如图
3．突变型负温度系数热敏电阻器（CTR） Chop Temperature Resistor
11
走进热敏电阻传感器的世界篇 ——热敏电阻的特性
12
（一）热敏电阻器的电阻——温度特性（RT—T）
RT/Ω 106 105 104 103 1 2 3
ρT—T与RT—T特 性曲线一致。
102 101 100 0 40 60 120 160 T/℃ 温度T/º C
以lnRT、T分别作为纵坐标和横坐标，得到下图。
18
）
lnRr1 lnRr2
lnRr BP β
mR
mr
lnRr0 T2 T1 BP=tgβ =mR/mr
T
lnRT~T 表示的PTC热敏电阻器电阻—温度曲线
若对上式微分，可得PTC热敏电阻的电阻温度系数αtp 1 dRT BP RT exp BP T T0 tp BP RT dT RT exp BP T T0
8
4.耗散系数 热敏电阻器温度变化1℃所耗散的功率。 其大小与热敏电阻的结构、形状以及所处 介质的种类、状态等有关。 5. 时间常数τ 在零功率测量状态下，当环境温度突 变时电阻器的温度变化量从开始到最 终变量的63.2％所需的时间。时间常 数表征热敏电阻加热或冷却的速度。
热敏电阻的温度特性
测量热敏电阻的温度特性热敏电阻是用半导体材料制成的热敏器件，根据其电阻率随温度变化的特性不同，大致可分为三种类型：（1）NTC （负温度系数）型热敏电阻；（2）PTC （正温度系数）型热敏电阻；（3）CTC （临界温度系数）型热敏电阻。
其中PTC 型和CTC 型热敏电阻在一定温度范围内，阻值随温度剧烈变化，因此可用做开关元件。
热敏电阻器在温度测控、现代电子仪器及家用电器（如电视机消磁电路、电子驱蚊器）等中有广泛用途。
在温度测量中使用较多的是NTC 型热敏电阻，本实验将测量其电阻温度特性。
1.实验目的(1)测量NTC 型热敏电阻的温度特性；(2)学习用作图法处理非线性数据。
2.实验原理NTC 型热敏电阻特性NTC 型热敏电阻是具有负的温度系数的热敏电阻，即随着温度升高其阻值下降，在不太宽的温度范围内（小于450℃），其电阻-温度特性符合负指数规律。
NTC 热敏电阻值R 随温度T 变化的规律由式(1-1)表示T BT Ae R =（1-1） 其中A 、B 为与材料有关的特性常数，T 为绝对温度，单位K 。
对于一定的热敏电阻，A 、B 为常数。
对式（1-1）两边取自然对数有 T B A R T +=ln ln (1-2) 从TR T 1ln -的线性拟合中，可得到A 、B 的值，写出热敏电阻温度特性 的经验公式。
3.实验内容（1）连接电路。
（2）观察NTC 型热敏电阻的温度特性。
（3）测量NTC 型热敏电阻的温度特性。
（4）数据处理R 特性曲线；a. 画出热敏电阻的tb. 画出TR T 1ln 曲线，求出其直线的截距、斜率，即可求得A 、B ，写 出热敏电阻温度特性的经验公式。
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热敏电阻的温度特性
理论分析热敏电阻由半导体材料制成,其基本特性是温度特性. 它对温度的变化十分敏感,当温度变化为1 度时,金属材料的电阻值仅变化,而热敏电阻值变化可达3 %～6 %. 热敏电阻的体积可以做得很小,其中RC3 型珠状热敏电阻的大小仅与芝麻颗粒的大小相当,其电阻值可以做成几百欧姆到几千欧姆不等.半导体的导电能力取决于参与导电的自由电子数,也即载流子数. 载流子数目越多,导电能力越强,其电阻率也就越小. 和一般的金属不同,负温度系数热敏电阻有一个重要的特点:当温度升高时,其阻值急剧减小,并且其中的载流子数目是随着温度的升高而按指数规律迅速增加的,因此负温度系数热敏电阻的电阻值随着温度的升高将按指数规律迅速减小. 实验表明在一定温度范围内,半导体热敏电阻与温度的关系为:R t = A exp ( B/ T) (1)其中,A 、B 均为常数, B 是热敏电阻的材料常数, T 是绝对温度, R t 是温度为t 时的电阻. 根据电阻温度系数的定义:R2 = R1 [1 +α( t2 - t1 ) ] (2)α= 1R t·d Rd t(3)式中α为电阻温度系数. 若绘出热敏电阻的电阻温度特征曲线就可以得到特定温度范围内的电阻温度系数α. 对于半导体,公式(1) 两边对T 求导,带入公式(3) 可得:α= -BT2 (4)由公式(4) ,我们可以发现半导体的电阻温度系数为一负值,这一点也正好说明了其电阻温度特性.数据采集与处理(1) 在仿真操作界面上,按实验要求将所需的各种虚拟仪器组装成完整的实验系统,通过调节R1 、R2的大小选取电桥倍率k =R1R2= 1. 温度调到10 ℃,调节电阻箱R0 ,使检流计的读数为零,并记录此时的温度值t 和电阻值R t ; 调节温度到升温档,从10 ℃开始,每隔5 ℃测量一次,直至90 ℃,将所测温度和电阻值记录并填入表格中,如表1 所示.表1 半导体热敏电阻的温度特性(2) 绘出R t2t 曲线和ln R t2 1T曲线.t/ ℃10 15 20 25 30 35 40 45 50R t /Ω 3 494. 9 2 820. 4 2 292. 8 1 876. 9 1 546. 6 1 282. 5 1 069. 8 897. 5 757. 1( T = t + 273. 2) / K 283. 2 288. 2 293. 2 298. 2 303. 2 308. 2 313. 2 318. 2 323. 2(1 000/ T) / K 3. 531 3. 470 3. 411 3. 353 3. 298 3. 245 3. 193 3. 143 3. 094ln R t 8. 159 7. 945 7. 738 7. 537 7. 344 7. 157 6. 975 6. 800 6. 629t/ ℃55 60 65 70 75 80 85 90R t /Ω642. 0 547. 0 468. 3 402. 8 347. 9 301. 8 262. 8 229. 7( T = t + 273. 2) / K 328. 2 333. 2 338. 2 343. 2 348. 2 353. 2 358. 2 363. 2(1 000/ T) / K 3. 047 3. 001 2. 957 2. 914 2. 872 2. 831 2. 792 2. 753ln R t 6. 465 6. 304 6. 149 5. 998 5. 852 5. 710 5. 571 5. 437(3) 计算此半导体热敏电阻的材料常数B 以及常数A 和温度为20 ℃、50 ℃时的电阻温度系数αt ,最终写出此种半导体热敏电阻的电阻2温度关系表达式R t = A exp ( B/ T) .①此半导体的材料常数B 可以通过图5 求出,根据公式(1) 可以得到:ln R t =BT+ ln A (5)由以上分析可知ln R t～ 1T为一线性关系,其斜率与材料常数B 的值是一致的,求出图5 中直线的斜率便知道了B 的值. 在直线上任取两点a(3. 001 ×10 - 3 ,6. 304) 和b(3. 411 ×10 - 3 ,7. 738) ,则求得:B =ln R ta - ln R tb1T a- 1T b≈3. 500 ×103 (6)②求常数A ,任取一点带入公式(1) ,在这里我们取点c( R t = 547. 0 Ω, T = 333. 2 K) ,可以求得:A =R texp ( BT)= 547. 0exp ( (3. 500 ×103333. 2)≈0. 015 (Ω) (7)③求材料的电阻温度指数α,由公式(4) 可得:当t = 20 ℃,即T = 293. 2 K 时材料的电阻温度系数α。
半导体热敏电阻特性研究实验报告
半导体热敏电阻特性研究实验报告大学热敏电阻实验报告大学热敏电阻实验报告摘要：热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体电阻，具有许多独特的优点和用途，在自动控制、无线电子技术、遥控技术及测温技术等方面有着广泛的应用。
本实验通过用电桥法来研究热敏电阻的电阻温度特性，加深对热敏电阻的电阻温度特性的了解。
关键词：热敏电阻、非平衡直流电桥、电阻温度特性1、引言热敏电阻是根据半导体材料的电导率与温度有很强的依赖关系而制成的一种器件，其电阻温度系数一般为（-0.003~+0.6）℃-1。
因此，热敏电阻一般可以分为:Ⅰ、负电阻温度系数（简称NTC）的热敏电阻元件常由一些过渡金属氧化物（主要用铜、镍、钴、镉等氧化物）在一定的烧结条件下形成的半导体金属氧化物作为基本材料制成的，近年还有单晶半导体等材料制成。
国产的主要是指MF91~MF96型半导体热敏电阻。
由于组成这类热敏电阻的上述过渡金属氧化物在室温范围内基本已全部电离，即载流子浓度基本上与温度无关，因此这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要考虑迁移率与温度的关系，随着温度的升高，迁移率增加，电阻率下降。
大多应用于测温控温技术，还可以制成流量计、功率计等。
Ⅱ、正电阻温度系数（简称PTC）的热敏电阻元件常用钛酸钡材料添加微量的钛、钡等或稀土元素采用陶瓷工艺，高温烧制而成。
这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要依赖于载流子浓度，而迁移率随温度的变化相对可以忽略。
载流子数目随温度的升高呈指数增加，载流子数目越多，电阻率越小。
应用广泛，除测温、控温，在电子线路中作温度补偿外，还制成各类加热器，如电吹风等。
2、实验装置及原理【实验装置】FQJ—Ⅱ型教学用非平衡直流电桥，FQJ非平衡电桥加热实验装置（加热炉内置MF51型半导体热敏电阻（2.7kΩ）以及控温用的温度传感器），连接线若干。
【实验原理】根据半导体理论，一般半导体材料的电阻率和绝对温度之间的关系为（1—1）式中a与b对于同一种半导体材料为常量，其数值与材料的物理性质有关。
实验4.10半导体热敏电阻特性研究
半导体热敏电阻特性研究【实验简介】热敏电阻是由半导体材料制成的一种电阻对温度变化非常敏感的热敏元件，利用这一特性可以将它作为感温元件制成热敏电阻温度计、温度传感器，实现测温、控温等功能。
热敏电阻作为感温元件具有灵敏度高、体积小、热惯性小等特点，在自动控温、测温等方面应用很广。
热敏电阻的温度特性曲线是热敏电阻的基本特性，本实验主要测量负温度系数、正温度系数热敏电阻的温度特性曲线，了解其测温原理实验原理【实验目的】1. 了解热敏电阻的温度特性及其测温、控温原理。
2. 测量热敏电阻的温度特性曲线。
3. 掌握作图法和最小二乘法（曲线拟合法）处理实验数据。
【预习思考题】1. 负温度系数（NTC）热敏电阻的特性是什么？2. 怎样用电桥测电阻？3．如何用作图法和最小二乘法（曲线拟合法）处理实验数据？【实验仪器】QJ-23型单臂电桥，DHT-2型热学实验仪。
【实验原理】1. 热敏电阻温度特性热敏电阻是其电阻值随温度显著变化的一种热敏元件，按照电阻随温度变化特性可以分为负温度系数热敏电阻（NTC）、正温度系数热敏电阻(PTC)、临界温度系数热敏电阻(CTC)。
负温度系数热敏电阻其电阻随着温度的升高而降低，主要用于测温和控温；正温度系数热敏电阻其电阻在达到某一温度后随着温度的升高而升高，在这一温度之前有一很小的负温度系数，在某一温度范围内，其电阻值会产生急剧变化。
适用于某些狭窄温度范围内的一些特殊应用；临界温度系数热敏电阻其电阻在达到临界温度点时急剧变化，主要用作开关。
热敏电阻的电阻-温度特性曲线如图4.10.1所示。
图4.10.1温度系数是反映热敏电阻对温度的敏感程度，是热敏电阻作为感温元件的一个重要参数，用表示，其定义为温度升高1ºC，热敏电阻的相对变化量，即（4.10.1）2. NTC型热敏电阻温度特性及其温度系数测量NTC半导体热敏电阻是由一些金属氧化物，如钴、锰、镍、铜等过渡金属的氧化物，采用不同比例的配方，经高温烧结而成，然后采用不同的封装形式制成珠状、片状、杠状、垫圈状等各种形状。
热敏电阻测温度
实验题目：用热敏电阻测量温度实验目的：了解热敏电阻的电阻-温度特性和测温原理，掌握惠斯通电桥的原理和使用方法，学习坐标、曲线改直的技巧和用异号法消除零点误差等方法。
实验原理：1.半导体热敏电阻的电阻-温度特性某些金属氧化物半导体（如：Fe 3O 4、MgCr 2O 4等）的电阻与温度关系满足：TB T e R R ∞= （1） 式中R T 是温度T 时的热敏电阻阻值，R ∞是T 趋于无穷时热敏电阻的阻 值，B 是热敏电阻的材料常数，T 为热力学温度。
金属的电阻与温度的关系满足：2121[1()]t t R R t t α=+-（2）式中α是与金属材料温度特性有关的系数，R t1、R t2分别对应于温度t 1、 t 2时的电阻值。
根据定义，电阻的温度系数有：dtdR R a tt 1=（3）R t 是在温度为t 时的电阻值。
两种情况的电阻温度曲线如图（1）和图（2）所示。
热敏电阻的电阻-温度特性与金属的电阻-温度特性比较，有三个特点： （1）热敏电阻的电阻-温度特性是非线性的（呈指数下降），而金属的电阻-温度特性是线性的。
（2）热敏电阻的阻值随温度的增加而减小，因此温度系数是负的（2T B a ∝）。
金属的温度系数 是正的 （dt dR a /∝）。
（3）半导体电阻对温度变化的反应比金属电阻灵敏得多。
这些差异的产生是因为当温度升高时，原子运动加剧，对金属中自由电子的运动有阻碍作用，故金属的电阻随温度的升高而呈线性缓慢增加；而在半导体中是靠空穴导电，当温度升高时，电子运动更频繁，产生更多的空穴，从而促进导电。
2.惠斯通电桥的工作原理原理图如右图所示：若G 中检流为0，则B 和D 等势，故此时021R R R R x =，在检流计的灵敏度范围内得到R x 的值。
当B 和D 两点电位相等时，G 中无电流通过，电桥便达到了平衡。
平衡时必有021R R R R x =，R 1/R 2和R 0都已知，R x 即可求出。
实验半导体热敏电阻特性的研究
实验半导体热敏电阻特性的研究
半导体热敏电阻是一种用于测量温度变化的电子元件，其电阻值会随着温度的变化而
发生改变。
因此，研究其特性对于热敏测温技术的应用以及半导体材料的研究都具有重要
意义。
本文对半导体热敏电阻特性进行了实验研究。
实验使用了一块样品，通过搭建电路系
统测量了其在不同温度下的电阻变化以及热敏电压的变化。
实验中控制了样品的温度变化，得到了一系列数据，进一步分析和研究了半导体热敏电阻的特性。
实验结果表明，当样品温度升高时，其电阻值呈现出单调递减的趋势。
相应地，热敏
电压也呈现出单调递减的趋势。
同时，研究还发现，样品的电阻值变化与温度之间存在着
一种明显的非线性关系。
当温度较低时，电阻的变化比较缓慢；而随着温度升高，电阻值
的变化速率则逐渐加快，最终呈现出了急剧下降的趋势。
通过对实验结果的进一步分析，我们得出了如下结论：半导体热敏电阻的特性主要受
到两个因素的影响，即样品的温度以及载流子浓度。
当样品温度升高时，载流子的浓度也
会随之上升，这将导致电阻值的降低。
此外，半导体热敏电阻的特性还受到其他因素的影响，例如半导体材料的化学成分、掺杂方式以及结构等因素都可能对其特性产生影响。
综上所述，本文通过实验研究了半导体热敏电阻的特性。
实验结果显示，其电阻值与
温度之间存在着非线性关系。
这项研究对于半导体材料的应用以及热敏测温技术的发展都
具有一定的借鉴意义。
未来，我们可以在此基础上进一步探索该元件的特性，并拓展其在
实际应用中的应用范围。
半导体热敏电阻 的特性研究
正（或负）温度系数（PTC或NTC）热敏电阻1付
专用连接线若干
惠斯登电桥电阻箱
热敏电阻
半导体热敏电阻的特性研究
半导体热敏电阻 特性研究试验仪 电源 检流 控温 测温
半导体热敏电阻的特性研究
【实验内容与步骤】
1. 利用实验 装置提供的元 器件，按图自 行组装惠斯登 电桥。
表1 （PTC或NTC）数据记录 室温 ℃ Kr =
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 … t(℃) 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 …
T(K)
…
1/T
…
R3
…
Rx=RT
…
lnRT
…
【注意事项】
半导体热敏电阻的特性研究
1.使用电桥时，应避免将R1、 R2、 R3同时调到零 值附近测量，这样可能会出现较大的工作电流， 测量精度也会下降。
t/℃
RT/Ω
半导体热敏电阻的特性研究
负温度系数（NTC）热敏电阻的 温度特性RT ～t 参考曲线
3000
2500
2000
1500
1000
500
0 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
t/℃
RT/Ω
半导体热敏电阻的特性研究
【实验报告的要求】
1．实验名称 2．实验仪器 3．实验目的 4．实验原理及所采用的实验方法 5．实验内容 6．数据处理
长线
半导体热敏电阻的特性研究 长线
半导体热敏电阻的特性研究
2. 把热敏电 阻传感器插入 加热井中，测 量时把选中的 热敏电阻的引 线接到电桥中 （Rx）。
实验15 热敏电阻温度特性的研究(略写)张满超 201202007014
《实验15、45热敏电阻温度特性曲线的研究及将微安表改装成温度表》 实验报告一、实验目的及要求1.了解半导体和金属的导电机理和两者之间阻温特性的不同。
2.设计测量温度范围为0°C—100°C 的温度计。
3.了解热敏电阻的特性，掌握用热敏电阻测量温度的原理和基本方法。
4.熟悉非平衡电桥的输出特性。
5.熟悉实验常用仪器的使用。
二、实验描述电阻是一种反映物质材料特征的重要物理量，在相关仪器制造过程中都应充分考虑。
与一般导体不同，热敏电阻的阻值随着温度的升高而降低，这也就决定了它的重要用途。
因而对它的相关性质进行研究也就显得十分重要了。
三、实验器材2×21型多盘十进制电阻箱三个（0.1Ω~99999.9Ω），开关一个，导线若干，微安表（0~10μA ）一个，热敏电阻一个，温度计一只，1.5V 干电池（四块）等。
四、实验原理热敏电阻是由对温度非常敏感的半导体陶瓷质工作体构成的元件。
与一般常用的金属电阻相比，它有大得多的电阻温度系数值。
热敏电阻作为温度传感器具有用料省、成本低、体积小等优点，可以简便灵敏地测量微小温度的变化，在很多科学研究领域都有广泛的应用。
本实验的目的是了解热敏电阻的电阻—温度特性及测温原理，学习惠斯通电桥的原理及使用方法，学习坐标变换、曲线改直的技巧。
1.半导体热敏电阻的电阻—温度特性 热敏电阻的电阻值与温度的关系为：B TT R Ae =A ，B 是与半导体材料有关的常数，T 为绝对温度，根据定义，电阻温度系数为：1T dR R dTα=⋅ Rt 是在温度为t 时的电阻值。
2.惠斯通电桥的工作原理 如图1所示：图1四个电阻R0，R1，R2，Rx 组成一个四边形，即电桥的四个臂，其中Rx 就是待测电阻。
在四边形的一对对角A 和C 之间连接电源，而在另一对对角B 和D 之间接入检流计G 。
当B 和D 两点电位相等时，G 中无电流通过，电桥便达到了平衡。
半导体热敏电阻特性研究的实验
半导体热敏电阻特性研究的实验半导体热敏电阻特性研究的实验实验⽬的研究热敏电阻的温度特性实验仪器BR-1半导体热敏电阻测试仪，电阻箱，热敏电阻，温度计，加热器等。
实验原理热敏电阻是阻值对温度变化⾮常敏感的⼀种半导体电阻。
热敏电阻的基本特性是温度特性。
实验表明，在⼀定的温度范围内，半导体的电阻率ρ和热⼒学温度T 之间的关系可表⽰为0b Ta eρ= ，式中0a 和b 为常量，其数值与材料的物理性质有关。
热敏电阻的阻值，根据欧姆定律可写成0b bTTT l l R a eaeS Sρ===式中l 为电极间的距离，S 为热敏电阻的横截⾯积，0l a a S=，常量a ，b 可⽤实验的⽅法求出。
将bT T R ae l =两侧取对数得，1ln ln T R a b T=+令1,ln ,ln T x y R A a T===，则有y A bx =+式中x ，y 可由测量值T 、T R 求出，利⽤n 组测量值，可⽤图解法、计算法求出参数A ，b 值，⼜可由A 求出a 值。
热敏电阻T R 在不同温度时的电阻值，可由惠斯通电桥测得。
实验内容1．将电阻箱、热敏电阻分别接⼊R×36和R ｒ插孔中。
2．将测量的精测、粗测转换开关打向“粗测”，通、断转换开关打向“断”。
3．将电压调节旋钮逆时针调⼩。
4．电热杯中装⼊冷⽔（离杯⼝1.5cm ），将热敏电阻与温度计放⼊电热杯中。
5．电阻箱的阻值先放到2K 的位置上（25℃时热敏电阻的阻值）， 6．打开电源开关，指⽰灯亮，电压调为5V ～6V 。
7．测量的通、断转换开关打向“通”，调节电阻箱使检流计指针基本为零，再将粗测转换开关打向“精测”调节电阻箱使检流计指针不偏转。
计下此时温度和热敏电阻的阻值，填⼊表格中。
8．加热电热杯，将温度每升⾼到5℃，按上述⽅法，将此时温度和热敏电阻的阻值，填⼊表格中，直⾄温度100℃为⽌。
9．实验完后，停⽌加热，关闭电源。
10．绘制测定热敏电阻的温度特性曲线。
半导体热敏电阻
半导体热敏电阻半导体热敏电阻是一种特殊的电阻器，其电阻值随着温度的升高而降低。
这种电阻器由半导体材料制成，具有灵敏度高、响应速度快、精度高等特点，广泛应用于温度测量、温度补偿、温度控制等领域。
一、半导体热敏电阻的基本原理半导体热敏电阻是利用半导体材料的温度敏感性质来实现温度测量的。
半导体材料的电导率与温度呈反比例关系，即温度升高时电导率降低，电阻值增加。
这是因为半导体材料中的载流子浓度随着温度升高而增加，电子和空穴的复合速率也随之增加，导致电导率降低。
半导体热敏电阻的基本原理可以用以下公式表示：Rt = R0 exp (B/T)其中，Rt为温度为T时的电阻值，R0为参考温度下的电阻值，B 为材料常数，T为温度。
由此可见，半导体热敏电阻的电阻值与温度呈指数关系，随着温度的升高而指数增加，电阻值减小。
二、半导体热敏电阻的特点1. 灵敏度高：半导体热敏电阻的灵敏度比传统的金属热敏电阻高很多，可以达到0.1%~1%/℃。
2. 响应速度快：由于半导体材料的载流子迁移速度很快，因此半导体热敏电阻的响应速度也很快，通常在毫秒级别。
3. 精度高：半导体热敏电阻的温度系数较小，温度特性比较稳定，因此精度比传统的金属热敏电阻高。
4. 温度范围广：半导体热敏电阻的温度范围可以覆盖从低温到高温的所有范围，常用的温度范围为-50℃~+150℃。
5. 尺寸小：半导体热敏电阻的尺寸比传统的金属热敏电阻小很多，可以制成微型化、集成化的传感器。
三、半导体热敏电阻的应用1. 温度测量：半导体热敏电阻可以用来测量各种物体的温度，如空气、水、油、金属等，广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗设备等领域。
2. 温度补偿：半导体热敏电阻可以用来补偿电子产品中各种元器件的温度漂移，提高电路的稳定性和可靠性。
3. 温度控制：半导体热敏电阻可以用来控制电子产品中的温度，如电脑散热器、空调、冰箱等，保证设备的正常运行。
4. 光电测量：半导体热敏电阻可以用来测量光强度，如光感电阻、光敏电阻等，广泛应用于照明、摄像等领域。
热敏电阻与普通热电阻不同,它具有负的电阻温度特性...s.
数字式热敏电阻温度计一、热敏电阻温度转换的原理：热敏电阻是近年来发展起来的一种新型半导体感温元件。
由于它具有灵敏度高、体积小、重量轻、热惯性小、寿命长以及价格便宜等优点，因此应用非常广泛。
负系数热敏电阻热敏电阻与普通热电阻不同，它具有负的电阻温度特性，当温度升高时，电阻值减小，其特性曲线如下：热敏电阻的阻值---温度特性曲线是一条指数曲线，非线性度较大，因此在使用时要进行线性化处理，线性化处理虽然能改善热敏电阻的特性曲线，但比较复杂。
为此常在要求不高的一般应用中，作出在一定的温度范围内温度与阻值成线性关系的假定，以简化计算。
热敏电阻的应用是为了感知温度为此给热敏电阻以恒定的电流，测量电阻两端就得到一个电压，然后就可以通过下列公式求得温度：其中：T------被测温度------与热敏电阻特性有关的温度参数K-----与热敏电阻特性有关的系数------热敏电阻两端的电压根据这一公式，如能测得热敏电阻两端的电压，再知道参数和系数K，则可计算出热敏电阻的环境温度，也就是被测的温度。
这样就把电阻随温度的变化关系转化为电压温度变化的关系了。
数字式电阻温度计设计工作的主要内容，就是把热敏电阻两端电压值经A/D转换变成数字量，然后通过软件方法计算得到温度值，再进行显示等处理。
二、应用元件:1、热敏电阻RT串上一个普通电阻R再接电源+5V，取RT电压经送A/D转换器转换。
2、使用ADC0809进行A/D转换。
A/D转换器的任务是将输入的模拟信号电压转换为输出的数字量。
A/D转换的过程是首先对输入的模拟电压信号取样，然后进入保持时间。
在这段时间内将取样的电压量化为数字量，按一定的编码方式输出转换结果。
完成这样的一次转换后重新开始下一次取样，进行新一轮的转换。
ADC0809的转换启动信号（START）和地址锁存信号（ALE）连接在一起，由信号控制地址写入，进行通道的选择，按图中情况，通道的地址为4000H，转换后的数据以定时传送方式80C51，所以要运行一个100 的延时子程序，以等待A/D转换完成进行数据的读操作，为此口地址和RD信号相与后送OE，当有效时，转换数据送上数据总线，由80C51接收。
半导体热敏电阻的电阻-温度特性
1 dR T R T dT
（2）
实验原理:
• 直线拟合原理
y=a+bx
由最小二乘法可得，截距a和斜率b. 对本实验 上式两边取自然对数，得
RT R e
B T
1 ln RT ln R B T
用lnRT和1/T做线性拟合，斜率为B，截距为lnR∞
实验原理:
• 惠斯通电桥的工作原理
实验完成离开时，需关闭电脑，清理桌 面，放好凳子，方可离开，这部分计入实验 操作分！！！
报告要求
• • • • 不得抄袭数据，伪造数据，如有发现，分数记为零 原始数据以列表的形式记录在报告上，经老师检查并签字 将Excel表格的数据打印出来贴在报告上 三幅图像需打印，并裁剪至与实验报告一样的大小贴在上 面，图上要有姓名、学号和日期 • 后面的思考题前两个都要在报告的最后讨论回答
离开实验室要求
实验仪器:
工作电压、量程 注意：对于实验仪器上的所有调节旋钮，其调节 方法均为点击鼠标左键逆时针转，点击鼠标右键 顺时针转
实验过程:
• 连线
实验过程:
• 测量
打开稳压电源，根据惠斯通电桥的额定工作电压，选择稳压电源的 输出电压。
检流计解锁，短路 调零
实验过程:
• 测量
接着进入测量页面， 测量时保持温度计、 检流计和记录本处于 同一页面。记录下室 温（20.0度）时的热 敏电阻的阻值（约 500.0Ω）。
半导体热敏电阻的电阻-温度特性
周苇 东南大学物理系
引言:
半导体热敏电阻在日常的生活和科研中有很重要的应用.
热敏电阻
热敏电阻温度计
温控开关
实验目的:
• 学习用惠斯通电桥测电阻 • 了解热敏电阻的电阻温度特性，掌握其测定 方法 • 学习使用 origin 软件处理数据，并运用到以 后实验的数据处理中
热敏电阻阻值与温度的关系
热敏电阻阻值与温度的关系热敏电阻 热敏电阻是敏感元件的一类，热敏电阻的电阻值会随着温度的变化而改变，与一般的固定电阻不同，属于可变电阻的一类，广泛应用于各种电子元器件中。
不同于电阻温度计使用纯金属，在热敏电阻器中使用的材料通常是陶瓷或聚合物。
正温度系数热敏电阻器在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。
热敏电阻通常在有限的温度范围内实现较高的精度，通常是-90℃—130℃。
热敏电阻阻值与温度的关系 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。
热敏电阻的特点 ①灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上，能检测出10-6℃的温度变化； ②工作温度范围宽，常温器件适用于-55℃～315℃，高温器件适用温度高于315℃（目前最高可达到2000℃），低温器件适用于-273℃～-55℃； ③体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度； ④使用方便，电阻值可在0.1～100kΩ间任意选择； ⑤易加工成复杂的形状，可大批量生产； ⑥稳定性好、过载能力强。
热敏电阻的电阻值与温度对照表 注：以白色表示的数据是指具有±0.2°C互换性的热敏电阻。
以紫色表示的数据是指具有±0.1℃互换性的热敏电阻。
温度／电阻值数字对于两种类型是相同的。
只有作为标准部件的具有±0.2°C互换性的热敏电阻可用于PTFE外壳热敏电阻。
±0.2°C可互换热敏电阻的部件编号加上100，得出PTFE外壳热敏电阻的部件编号。
示例：44005是标准热敏电阻。
44105是具有相同电阻值的PTFE外壳热敏电阻。
半导体热敏电阻的电压-温度曲线实验报告
实验名称：半导体热电特性综合实验姓名学号班级桌号教室第一实验楼609实验日期 20 年月日节一、实验目的：（实验前，必须要熟悉EXCEL计算功能！否则，难以实验。
）1.了解半导体热敏电阻的微观机制。
2.测量半导体热敏电阻的电压-温度曲线。
3.学习用最小二乘法拟合热敏电阻的温度系数（热敏指数）4.了解计算机实时采集、应用EXCEL处理实验数据（自己提前学习）二、实验仪器1 通讯线接口2 温度显示窗口3 电压显示窗口4 制冷电流表5 按键6 测量线接口7 温控线接口8 指示灯9 样品池 10 档位选择开关注1. 正常开机后进入空闲状态，温度显示屏显示测量室的温度t (单位：℃)，电压显示屏显示当前被测样品在该温度下的电压降U(单位：mV)，被测样品的电阻值可用R＝U/I求出，I是被测样品通过的恒定电流，实验用仪器已经调整在20μA。
注2. 档位选择开关选为“V” 时电压窗口显示样品（硅热敏电阻）两端电压值。
三、实验原理1 半导体热敏电阻的热电特性（1）半导体材料的热电特性：其热电特性非常显著，因此，常用作温度传感器的材料。
在较大的温度范围内，半导体都具有负的电阻温度系数。
半导体的导电机制比较复杂，载流子的浓度受温度的影响很大，因此半导体的电阻率受温度影响也很大。
随着温度的升高，热激发的载流子数量增加，导致电阻率减小，因此呈现负的温度系数的关系。
但是实际应用的半导体，往往通过搀杂工艺来提高半导体的性质，这些杂质原子的激发，同样对半导体的电输运性能产生很大的影响。
同时在半导体中还存在晶格散射、电离杂质散射等多种散射机制存在，因此半导体具有非常复杂的电阻温度关系，往往不能用一些简单的函数概括，但在某些温度区间，其电阻温度关系可以用经验公式来概括，如本实验中用的半导体热敏电阻，它的阻值与温度关系近似满足下式：（1）式中R0为T0时的电阻（初值）， R是温度为T时的电阻，T为绝对温度，B 为温度系数（热敏指数）。