熱敏電阻是溫度敏感的半導(dǎo)體,在相對(duì)較小的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出很大的電阻變化。有兩種主要類(lèi)型的熱敏電阻,即正溫度系數(shù)(PTC)和負(fù)溫度系數(shù)(NTC)。NTC熱敏電阻具有隨溫度升高而下降的特性。這些最常用于溫度測(cè)量。
甲熱敏電阻類(lèi)似的RTD,但半導(dǎo)體材料來(lái)代替金屬。熱敏電阻是固態(tài)器件,其靈敏度高于RTD,與RTD不同,熱敏電阻的耐溫特性是非線(xiàn)性的,不能用單一系數(shù)表征。此外,與RTD不同,熱敏電阻的特性是其電阻值隨溫度的升高而降低。
與RTD相比,熱敏電阻不能用于測(cè)量高溫。事實(shí)上,最高操作溫度有時(shí)只有100或200°C。
制造商通常以曲線(xiàn),表格或多項(xiàng)式表達(dá)式提供電阻溫度數(shù)據(jù)。線(xiàn)性化電阻 - 溫度相關(guān)性可以通過(guò)模擬電路或通過(guò)使用數(shù)字計(jì)算的數(shù)學(xué)應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)。典型的熱敏電阻電路如下所示。
從電路圖中可以清楚地看出,這是一個(gè)簡(jiǎn)單的分壓器。R s是一些固定(電源)電阻??梢哉{(diào)節(jié)R s和電源電壓V s,以獲得給定溫度范圍的所需輸出電壓范圍V o。
優(yōu)點(diǎn):電阻隨溫度變化大,響應(yīng)時(shí)間快,穩(wěn)定性好,高電阻消除了引線(xiàn)電阻引起的困難,成本低,可互換
缺點(diǎn):非線(xiàn)性,有限的工作溫度范圍,可能由于過(guò)熱而需要電流源不準(zhǔn)確。
電阻與溫度曲線(xiàn)
與RTD和熱電偶不同,熱敏電阻沒(méi)有與其電阻與溫度特性或曲線(xiàn)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。因此,有許多不同的可供選擇。
每種熱敏電阻材料提供不同的電阻與溫度“曲線(xiàn)”。一些材料提供更好的穩(wěn)定性,而另一些材料具有更高的電阻,因此它們可以制成更大或更小的熱敏電阻。
許多制造商列出了2個(gè)溫度之間的β(B)常數(shù)(例如:[3 0/50 = 3890])。這與25°C(77°F)的電阻一起可用于識(shí)別特定的熱敏電阻曲線(xiàn)。
每種熱敏電阻材料提供不同的電阻與溫度“曲線(xiàn)”。一些材料提供更好的穩(wěn)定性,而另一些材料具有更高的電阻,因此它們可以制成更大或更小的熱敏電阻。
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制作工藝
該裝置由諸如錳,鎳,鈷和鐵等金屬氧化物的燒結(jié)混合物的材料制成。它們的電阻范圍為0.4歐姆至75兆歐,它們可以制成各種形狀和尺寸。較小的熱敏電阻是直徑為0.15毫米至1.5毫米的珠子形式。這種珠子可以密封在實(shí)心玻璃棒的尖端中以形成探針,該探針比珠子更容易安裝?;蛘?,熱敏電阻可以是盤(pán)和墊圈的形式,其通過(guò)在高壓下將熱敏電阻材料壓制成直徑為3毫米至25毫米的扁平圓柱形狀而制成。墊圈可以堆疊并串聯(lián)或并聯(lián)放置,以增加功率訓(xùn)練能力。
特征曲線(xiàn)
電阻與溫度曲線(xiàn)是使用熱敏電阻的測(cè)量,控制和補(bǔ)償應(yīng)用中使用的主要特性之一。特征圖如下所示。從典型熱敏電阻的特性曲線(xiàn)圖可以看出,隨著溫度從-100攝氏度變化到+400攝氏度,電阻率從107變?yōu)?歐姆 - 厘米。這種高負(fù)溫度系數(shù)使熱敏電阻成為理想的溫度傳感器。
熱敏電阻作為溫度傳感器
用于測(cè)量溫度的熱敏電阻如下圖所示。熱敏電阻設(shè)計(jì)為在25攝氏度時(shí)具有2千歐的電阻,每攝氏度-4%的溫度系數(shù)將使每攝氏度的溫度變化減少80歐姆。
該裝置與電池和千分尺串聯(lián)連接。如果注意到熱敏電阻和相應(yīng)的千分尺電流讀數(shù),則溫度的變化會(huì)引起電阻的變化。通常,儀表在溫度方面進(jìn)行校準(zhǔn),分辨率為0.1攝氏度。如圖所示,還使用橋電路以增加熱敏電阻的靈敏度。
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