热敏电阻工作原理
概 述热敏电阻器是电阻值对温度极为敏感的一种电阻器,也叫半导体热敏电阻器。它可由单晶、多晶以及玻璃、塑料等半导体材料制成。这种电阻器具有一系列特殊的电性能,最基本的特性是其阻值随温度的变化有极为显著的变化,以及伏安曲线呈非线性。热敏电阻的分类热敏电阻包括正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)热敏电阻,以及临界温度热敏电阻(CTR)。
1871年西门子公司首先用纯铂制成测温用铂热敏电阻器,之后又出现纯铜和纯镍热敏电阻器。这类纯金属热敏电阻器有极好的重复性和稳定性。早在1834年以前,M.法拉第就发现硫化银等半导体材料具有很大的负电阻温度系数。但直到20世纪30年代,才使用硫化银、二氧化铀等材料制成有实用价值的热敏电阻器。1940年美国J.A.贝克等人发现某些过渡金属氧化物经混合烧结后,成为具有很大负温度系数的半导体,而且性能相当稳定。1946年后生产的普通负温度系数热敏电阻器,绝大多数是用这种合成氧化物半导体制成的。1954年P.W.哈依曼等人发现添加微量稀土元素的钛酸钡陶瓷具有较理想的正电阻温度系数,以后在此基础上制成了热敏电阻器,并发展成系列品种,应用范围日益扩大。
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。
应 用①利用电阻-温度特性来测量温度、控制温度和元件、器件、电路的温度补偿;
②利用非线性特性完成稳压、限幅、开关、过流保护作用;
③利用不同媒质中热耗散特性的差异测量流量、流速、液面、热导、真空度等;
④利用热惯性作为时间延迟器。
工 作 原 理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℃?到130℃。
缺 点①阻值与温度的关系非线性严重;
②元件的一致性差,互换性差;
③元件易老化,稳定性较差;
④除特殊高温热敏电阻外,绝大多数热敏电阻仅适合0~150℃范围,使用时必须注意。
和压敏电阻的区别“压敏电阻是中国大陆的名词,意思是”在一定电流电压范围内电阻值随电压而变”,或者是说”电阻值对电压敏感”的阻器。相应的英文名称叫“Voltage Dependent Resistor”简写为“VDR”, 或者叫做“Varistor”。
压敏电阻器的电阻体材料是半导体,所以它是半导体电阻器的一个品种。现在大量使用的”氧化锌”(ZnO)压敏电阻器,它的主体材料有二价元素(Zn)和六价元素氧(O)所构成。所以从材料的角度来看,氧化锌压敏电阻器是一种“Ⅱ-Ⅵ族氧化物半导体”。
和温度传感器的区别温度传感器是用来测量温度高低的。它把温度的高低转换成电信号,测量电信号的大小就可以知道温度的高低。温度传感器根据其材料来分有很多种类型,比如半导体二极管型,热电偶型,热敏电阻型…等等。
热敏电阻本身就是一种温度传感器。热敏电阻感受温度变化后,是自身的电阻值发生变化。通过一个桥式电路或者更简单的分压电路,可以把电阻的变化转换为电压信号。把这个电压信号输入到具有A/D转换器的单片机里,就可以测量温度并进行温度控制。
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