第六章--热电式传感器PPT优秀课件

1、1 第六章第六章 热电式传感器热电式传感器 利用转换元件的电磁参量随温度变化的特征，对温度和与温利用转换元件的电磁参量随温度变化的特征，对温度和与温 度有关的参量进行检测的装置度有关的参量进行检测的装置称称热电式传感器热电式传感器 热电偶传感器热电偶传感器:将温度变化转换为热电势变化将温度变化转换为热电势变化 热电阻传感器热电阻传感器:将温度变化转化为电阻变化将温度变化转化为电阻变化 2 第一节第一节 热电偶温度传感器热电偶温度传感器 热电偶温度传器通过连接导线与显示仪表相连接组成热电偶温度传器通过连接导线与显示仪表相连接组成测温系统测温系统。 热电偶温度传器属于自发电性传感器（有源传感器）。

2、热电偶温度传器属于自发电性传感器（有源传感器）。 3 第一节、热电偶温度传感器第一节、热电偶温度传感器 热电偶温度传器是利用导体的热电偶温度传器是利用导体的“热电效应热电效应”制作的仪器，制作的仪器， 其敏感元件是其敏感元件是热电偶。热电偶。 热电偶热电偶由两根不同的导体或半导体一端焊接或绞接由两根不同的导体或半导体一端焊接或绞接 而成。而成。 热电偶结构示意图 热电极 热端 冷端 T A B T0T0 冷端通常称为参考端或自由端冷端通常称为参考端或自由端热端通常称为测量端或工作端热端通常称为测量端或工作端 4 一、一、热电偶测温原理热电偶测温原理 把两种不同的导体或半导体两端相接组成闭合回路

3、，当两把两种不同的导体或半导体两端相接组成闭合回路，当两 接点分别置于接点分别置于T T和和T T0 0( (设设TTTT0 0) )两不同温度时，则在回路中就会两不同温度时，则在回路中就会 产生产生热电势热电势，形成回路电流。这种现象称，形成回路电流。这种现象称塞贝克效应塞贝克效应，即，即热电热电 效应效应。 T0 T A B I TT0 热电效应热电效应 5 一、一、热电偶测温原理热电偶测温原理 （一）热电势的产生（一）热电势的产生 热电偶回路产生的热电势由热电偶回路产生的热电势由 接触电势接触电势 温差电势温差电势 6 一、热电偶测温原理一、热电偶测温原理 （一）热电势的产生（一）热电势

4、的产生 1、接触电势、接触电势 不同的导体由于材料不同，电子密度不同不同的导体由于材料不同，电子密度不同设设NANBNANB。当两种导体相接当两种导体相接 触时，从触时，从A A扩散到扩散到B B的电子数比从的电子数比从B B扩散到扩散到A A的电子数多，在的电子数多，在A A、B B接触面上形接触面上形 成从成从A A到到B B方向的静电场方向的静电场 ES ，这个电场又阻碍扩散运动，最后达到动态平，这个电场又阻碍扩散运动，最后达到动态平 衡，则此时接点处形成电势差衡，则此时接点处形成电势差 EAB（T）。 BA NBNA 设NANB AB ES EAB（T） 接触电势大小表达式：接触电势大

5、小表达式： 7 一、热电偶测温原理一、热电偶测温原理 （一）热电势的产生（一）热电势的产生 2、温差电势、温差电势 同一根导体两端处于同一根导体两端处于T T和和ToTo不同温度，导体中会产生温差电势。导体不同温度，导体中会产生温差电势。导体A A两端两端 温度分别为温度分别为T T和和ToTo，温度不同，从而从高温端跑到低温端电子数比低温端跑，温度不同，从而从高温端跑到低温端电子数比低温端跑 到高温端的多，于是在到高温端的多，于是在高、低温端之间形成静电场。与接触电势的形成同高、低温端之间形成静电场。与接触电势的形成同 理，形成温差电势理，形成温差电势EA(T,To) A EA 温差温差电势

6、大小表达式：电势大小表达式： EA（T,T0） T T0 8 一、一、热电偶测温原理热电偶测温原理 3 3、热电偶回路总电势、热电偶回路总电势 ),()(),()(),( 0000 TTETETTETETTE AABBABAB )0,()0,(),( 00 TETETTE ABABAB （一）热电势的产生（一）热电势的产生 6-7 E EAB AB(T,To) (T,To) 由由A A、B B材料构成的热电偶在端点温度为材料构成的热电偶在端点温度为T T和和T T0 0时的总热电势时的总热电势; ; E EAB AB (T,O) (T,O) 由由A A、B B材料构成的热电偶在端点温度材料构成

7、的热电偶在端点温度T T处的热电势（冷端温度为处的热电势（冷端温度为0 0时）时）; ; E EAB AB(To,0) (To,0) 由由A A、B B材料构成的热电偶在端点温度材料构成的热电偶在端点温度ToTo处的热电势（冷端温度为处的热电势（冷端温度为0 0时）时） 。 9 通常通常热电偶的温差电势极小，可以忽略；热电偶回路起热电偶的温差电势极小，可以忽略；热电偶回路起 决定作用的是接触电势决定作用的是接触电势 热电回路的总电势热电回路的总电势 热电回路的总电势与材料性质和冷热端热电回路的总电势与材料性质和冷热端温度差温度差有关有关 。 当当材料性质一定时，热电回路的总电势只和冷热端材料性

8、质一定时，热电回路的总电势只和冷热端温度差温度差 有关（成正比关系）。有关（成正比关系）。 10 一、热电偶测温原理一、热电偶测温原理 3、热电偶回路总电势、热电偶回路总电势 （一）热电势的产生（一）热电势的产生 在热电极材料一定时，在热电极材料一定时，EAB(T，T0)成为两端温度的函数，即成为两端温度的函数，即 EAB(T，T0)= f(T) - f(T0) 如果冷端温度如果冷端温度T0保持恒定保持恒定 ，则则EAB(T,T0)= f(T) - C 在标定热电偶时，使在标定热电偶时，使T。为常数，。为常数，热电偶的热电势与温度对应关热电偶的热电势与温度对应关 系通常使用热电偶分度表来查询。

9、分度表的编制是在冷端系通常使用热电偶分度表来查询。分度表的编制是在冷端( (参考端参考端) )温温 度为度为O Oo oC C时进行的。时进行的。 11 总结总结 1 1、由一种均质材料、由一种均质材料 ( (导体或半导体导体或半导体) )两端焊接组成闭两端焊接组成闭 合回路，无论导体截面如何以及温度如何分布，将不合回路，无论导体截面如何以及温度如何分布，将不 产生接触电势，温差电势相抵消，回路中总电势为零。产生接触电势，温差电势相抵消，回路中总电势为零。 2 2、如果热电偶两端点温度相同，尽管由两种材料焊接、如果热电偶两端点温度相同，尽管由两种材料焊接 组成闭合回路，同样回路中总电势为零。组

10、成闭合回路，同样回路中总电势为零。 3 3、热电偶回路热电势的大小只与材料和端点温度有关，、热电偶回路热电势的大小只与材料和端点温度有关， 与热电偶的尺寸形状无关。与热电偶的尺寸形状无关。 12 一、热电偶测温原理一、热电偶测温原理 （二）热电偶的基本定律（二）热电偶的基本定律 1 1、中间温度定律、中间温度定律 热电偶回路两接点热电偶回路两接点 ( (温度为温度为T T、T To) )间热电势，等于热电偶在温度为间热电势，等于热电偶在温度为T T、 TnTn时的热电势与在温度为时的热电势与在温度为Tn n、To时的热电势的代数和。证明如下时的热电势的代数和。证明如下。 = 13 1 1、中间

11、温度定律、中间温度定律 热电偶分度表按冷端温度为热电偶分度表按冷端温度为 O Oo oC C 时分度时分度 ，若冷端温，若冷端温 度不为度不为 O Oo oC C ，则可视实际冷端温度，则可视实际冷端温度T T。为中间温度。为中间温度 Tn Tn ，则满足，则满足 E EAB AB(T (T，O)=EO)=EAB AB(T,To)+E (T,To)+EAB AB(To,O) (6-10) (To,O) (6-10) E EAB AB(T,To) = E (T,To) = EAB AB(T (T，O) - EO) - EAB AB(To,O) (To,O) 可根据热电偶分度表计算热电偶的实际热电

12、势。可根据热电偶分度表计算热电偶的实际热电势。 14 2 2、中间导体定律、中间导体定律 在热电偶回路中接人中间导体在热电偶回路中接人中间导体 ( (第三导体第三导体C)C)，只要中，只要中 间导体两端温度相同，中间导体的引人对热电偶回路间导体两端温度相同，中间导体的引人对热电偶回路 总电势没有影响。总电势没有影响。 15 2 2、中间导体定律、中间导体定律 根据热电偶具有根据热电偶具有中间导体定律这一特性，可以在其回路中接入电气中间导体定律这一特性，可以在其回路中接入电气 测量仪表。实现温度测量。测量仪表。实现温度测量。 16 二、二、热电偶的种类与结构热电偶的种类与结构 （一）（一）热电偶

13、的种类热电偶的种类 1、标准热电偶、标准热电偶 2、非标准化热电偶、非标准化热电偶 经国际电工委员会经国际电工委员会(IEC)认证的性能较好的热认证的性能较好的热 电偶为电偶为标准热电偶标准热电偶 否则为否则为非标准热电偶非标准热电偶 17 （一）（一）热电偶的种类热电偶的种类 目前，经国际电工委员会目前，经国际电工委员会(IEC)(IEC)认证的性能较好的认证的性能较好的标准热电偶有标准热电偶有8 8 种，种，国际上称之为国际上称之为“字母标志热电偶字母标志热电偶”，即其名称用专用字母表示，即其名称用专用字母表示， 这个字母即热电偶型号标志，称为分度号，是各种类型热电偶的一种这个字母即热电偶

14、型号标志，称为分度号，是各种类型热电偶的一种 很方便的缩写形式。热电偶名称由热电极材料命名，正极写在前面，很方便的缩写形式。热电偶名称由热电极材料命名，正极写在前面， 负极写在后面。如表负极写在后面。如表6-16-1所示。所示。 名名 称称分度号分度号名名 称称分度号分度号 铂铑铂铑30-铂铑铂铑6B镍铬硅镍铬硅-镍硅镍硅N 铂铑铂铑13-铂铂R镍铬镍铬-铜镍铜镍(康铜康铜)E 铂铑铂铑10-铂铂S铁铁-铜镍铜镍(康铜康铜)J 镍铬镍铬-镍硅镍硅K铜铜-铜镍铜镍(康铜康铜)T 1、标准热电偶、标准热电偶 18 （一）（一）热电偶的种类热电偶的种类 末经国际电工委员会末经国际电工委员会(IEC)

15、认证的热电偶为认证的热电偶为非标准热电偶非标准热电偶 没有统一的分度表，也没有与其配套的显示仪表。但这些热没有统一的分度表，也没有与其配套的显示仪表。但这些热 电偶具有某些特殊性能，能满足一些特殊条件下测温的需要，如电偶具有某些特殊性能，能满足一些特殊条件下测温的需要，如 超高温、极低温、高真空或核辐射环境超高温、极低温、高真空或核辐射环境 。 包括：包括：铂铑系、铱铑系、钨铼系及金铁热电偶、双铂钼等热电偶铂铑系、铱铑系、钨铼系及金铁热电偶、双铂钼等热电偶 2、非标准化热电偶、非标准化热电偶 19 （二）（二）热电偶的结构型（热电偶的结构型（5种）种） 由热电极、绝缘套管、保护管和接线盒等主要

16、部分组成。由热电极、绝缘套管、保护管和接线盒等主要部分组成。 1、普通型热电偶、普通型热电偶 20 (1)热电极 热电极作为测温敏感元件，是热电偶温度传感器的核 心部分，其测量端通常采用焊接方式构成。 (2)绝缘套管 两热电极之间要求有良好的绝缘，绝缘套管用于防 止两根热电极短路。 (3)保护管 为延长热电偶的使用寿命，使之免受化学和机械损伤， 通常将热电极 (含绝缘套管)装人保护管内，起到保护、固定和支 撑热电极的作用。作为保护管的材料应有较好的气密性，不便外 部介质渗透到保护管内;有足够的机械强度，抗弯抗压;物理、化 学性能稳定，不产生对热电极的腐蚀;高温环境使用，耐高温和抗 震性能好。

17、(4)接线盒 热电偶的接线盒用来固定接线座和连接外接导线之用， 起着保护热电极免受外界环境侵蚀和外接导线与接线柱良好接触 的作用。接线盒一般由铝合金制成，根据被测介质温度对象和现 场环境条件要求，设计成普通型、防溅型、防水型、防爆型等接 线盒。接线盒与感温元件、保护管装配成热电偶产品即形成相应 类型的热电偶温度传感器。如图6-9所示。 21 2、铠装型热电偶、铠装型热电偶 它是由金属套管、绝缘材料和热电极经焊接密封和装配等工艺制成它是由金属套管、绝缘材料和热电极经焊接密封和装配等工艺制成 的坚实的组合体。的坚实的组合体。 22 3、薄膜型热电偶、薄膜型热电偶 4、表面型热电偶、表面型热电偶 5

18、、浸入式热电偶、浸入式热电偶 薄膜热电偶是由两种金属薄膜连接而成的一种特殊结构的热电偶，薄膜热电偶是由两种金属薄膜连接而成的一种特殊结构的热电偶， 它的测量端既小又薄，热容量很小，可用于微小面积上温度测量它的测量端既小又薄，热容量很小，可用于微小面积上温度测量; ;动动 态响应快，可测量快速变化的表面温度。态响应快，可测量快速变化的表面温度。 主要用于测量金属块、炉壁、涡轮叶片、轧辊等固体表面温度。主要用于测量金属块、炉壁、涡轮叶片、轧辊等固体表面温度。 主要用于测量钢水、铜水、铝水以及熔融合金的温度。主要用于测量钢水、铜水、铝水以及熔融合金的温度。 23 三、三、热电偶冷端温度补偿热电偶冷端

19、温度补偿 (一一)补偿导线补偿导线 根据热电偶测温原理可知，热电偶回路的根据热电偶测温原理可知，热电偶回路的热电势的大小热电势的大小 不仅与热端温度有关，而且与冷端温度有关不仅与热端温度有关，而且与冷端温度有关，只有当冷端温，只有当冷端温 度保持不变，热电势才是被测热端温度的单值函数。度保持不变，热电势才是被测热端温度的单值函数。 (二二)冷端温度校正法冷端温度校正法 (三三)冰浴法冰浴法 (四四)补偿电桥法补偿电桥法 24 三、三、热电偶冷端温度补偿热电偶冷端温度补偿 补偿导线是由两种不同性质的廉价金补偿导线是由两种不同性质的廉价金 属材料制成，在一定温度范围内属材料制成，在一定温度范围内(

20、0(0 100100* *C)C)与所配接的热电偶具有相同的热电与所配接的热电偶具有相同的热电 特性的特殊导线。特性的特殊导线。 用补偿导线用补偿导线 ( (连接导线连接导线) )连接热电偶连接热电偶 和显示仪表，根据中间温度定律，热电偶和显示仪表，根据中间温度定律，热电偶 与补偿导线产生的热电势之和为与补偿导线产生的热电势之和为E(tE(t，to)to)， 因此补偿导线的使用相当于将热电极延伸因此补偿导线的使用相当于将热电极延伸 至与显示仪表的接线端，使回路热电势仅至与显示仪表的接线端，使回路热电势仅 与热端和补偿导线与仪表接线端与热端和补偿导线与仪表接线端 ( (新冷端新冷端) ) 温度温

21、度t t0 0有关，而与热电偶接线盒处有关，而与热电偶接线盒处( (原冷端原冷端) ) 温度温度t t0 0 变化无关。变化无关。 (一一)补偿导线补偿导线 t t0 0 t t0 0 25 常用热电偶补偿导线见表常用热电偶补偿导线见表6-26-2 补偿导线补偿导线配用配用 补偿导线材料补偿导线材料 补偿导线绝缘层着色补偿导线绝缘层着色 正极正极 负极负极正极正极负极负极 SCSC S S 铜铜 铜镍合金铜镍合金 红色红色 绿色绿色 KCK铜铜铜镍合金铜镍合金 红色红色 蓝色蓝色 KX K镍铬合金镍铬合金镍硅合金镍硅合金 红色红色 黑色黑色 表表6-26-2 26 (二)冷端温度校正法 0 t

22、0t E 已知冷端温度t0，根据中间温度定律，应用下式进行修正： E(t，0)=E(t，t0)+E(t0，0) (614) 其中，E(t，t0)为回路实际热电势。 1计算修正法 配用补偿导线，将冷端延伸至温度基本恒定的地方，但新冷端若配用补偿导线，将冷端延伸至温度基本恒定的地方，但新冷端若 不恒为不恒为0 00 0C C，配用按分度表刻度的温度显示仪表，必定会引起测量误，配用按分度表刻度的温度显示仪表，必定会引起测量误 差，必须予以校正。差，必须予以校正。 27 2机械零位调整法机械零位调整法 当冷端温度比较恒定时，工程上常用仪表机械零位调整法。如动当冷端温度比较恒定时，工程上常用仪表机械零位

23、调整法。如动 圈仪表的使用，可在仪表未工作时，直接将仪表机械零位调至冷圈仪表的使用，可在仪表未工作时，直接将仪表机械零位调至冷 端温度处。由于外线路电势输人为零，调整机械零位相当于预先端温度处。由于外线路电势输人为零，调整机械零位相当于预先 给仪表输入一个电势给仪表输入一个电势E(E(t0,0),0)。当接人热电偶后，外电路热电势。当接人热电偶后，外电路热电势E E （t,to)t,to)与表内预置电势与表内预置电势E(to,0)E(to,0)迭加，使回路总电势正好迭加，使回路总电势正好E(t,O)E(t,O)， 仪表直接指示出热端温度仪表直接指示出热端温度t t 28 (三)冰浴法 (四)补

24、偿电桥法 实验室常采用冰浴法使冷端温度保持为恒定实验室常采用冰浴法使冷端温度保持为恒定0oC，来，来 对热电偶进行热电势值的校验对热电偶进行热电势值的校验。 补偿电桥法利用不平补偿电桥法利用不平 衡电桥产生的不平衡衡电桥产生的不平衡 电势来补偿因冷端温电势来补偿因冷端温 度变化而引起的热电度变化而引起的热电 势变化值，可以自动势变化值，可以自动 地将冷端温度校正到地将冷端温度校正到 补偿电桥的平衡点温补偿电桥的平衡点温 度上。度上。 29 四、四、热电偶测量线路热电偶测量线路 (有有4 种）种） 热电偶热电偶 显示仪表显示仪表 连接导线连接导线 1 1测量单点温度的基本测温线路测量单点温度的基

25、本测温线路 30 2测量两点之间温差的测温线路测量两点之间温差的测温线路 用两只同型号的热电偶，用两只同型号的热电偶， 配用相同的补偿导线，采用反配用相同的补偿导线，采用反 向连接方式，这时仪表即可测向连接方式，这时仪表即可测 得两点温度之差得两点温度之差。 Et=EAB(t1)-EAB(t2) 31 3 3测量平均温度的测温线路测量平均温度的测温线路 测量平均温度的方法通常用几只相同型号的热电偶并联在一测量平均温度的方法通常用几只相同型号的热电偶并联在一 起。起。 R远大于远大于热电偶内阻，热电偶内阻，为均衡电阻。为均衡电阻。 Et=（E1+E2+E3）/3 32 4测量几点温度之和的测温线

26、路测量几点温度之和的测温线路 既可测既可测几点温度之和又可几点温度之和又可 测几点平均温度。测几点平均温度。 Et=E1+E2+E3 E平均 平均= Et/3 33 5若干只热电偶共用一台仪表的测量线路若干只热电偶共用一台仪表的测量线路 34 第二节第二节 电阻式温度传感器电阻式温度传感器 热电偶传感器热电偶传感器主有用于测量主有用于测量-2701802范围内范围内 的温度。的温度。 电阻式传感器电阻式传感器广泛被用于测量一广泛被用于测量一200+960范范 围内的温度。围内的温度。 什么是电阻式温度传感器？什么是电阻式温度传感器？ 利用导体或半导体的电阻随温度变化而变化的性质而工作利用导体或

27、半导体的电阻随温度变化而变化的性质而工作 的，用仪表测量出热电阻的阻值变化，从而得到与电阻值对应的的，用仪表测量出热电阻的阻值变化，从而得到与电阻值对应的 温度值。温度值。 35 第二节第二节 电阻式温度传感器电阻式温度传感器 金属热电阻传感器金属热电阻传感器称热电阻称热电阻 半导体热电阻传感半导体热电阻传感称热敏电阻称热敏电阻 分类分类： 36 一、热电阻一、热电阻 (一一)热电阻测温原理热电阻测温原理 热电阻主要是利用电阻随温度升高而增大的特性热电阻主要是利用电阻随温度升高而增大的特性 来测量温度的。温度升高，金属内部原子晶格的振动来测量温度的。温度升高，金属内部原子晶格的振动 加剧，从而

28、使金属内部的自由电子通过金属导体时的加剧，从而使金属内部的自由电子通过金属导体时的 阻力增大，宏观上表现出电阻率变大，总电阻值增加。阻力增大，宏观上表现出电阻率变大，总电阻值增加。 热电阻的阻值与温度的关系为：热电阻的阻值与温度的关系为： Rt=Ro(1+At+Bt2+Ct3+Dt4) (619) 式中：R0为热电阻在0时的电阻值 A、B、C、D为为温度系数 37 一、热电阻一、热电阻 为了准确地测出电阻为了准确地测出电阻 的大小以反映温度的高的大小以反映温度的高 低，常采用电桥来测量低，常采用电桥来测量 R Rt t阻值的变化，并转化阻值的变化，并转化 为电压输出为电压输出U U。 在一定范

29、围内，在一定范围内， U U与与R Rt t 有良好的线性关系。有良好的线性关系。 (一一)热电阻测温原理热电阻测温原理 38 (一一)热电阻测温原理热电阻测温原理 当连接导线较长时，当连接导线较长时， 导线电阻导线电阻R1R1随温度的变随温度的变 化会影响测量结果。为化会影响测量结果。为 解决此问题，工业上常解决此问题，工业上常 采用三线制接法。采用三线制接法。 39 (二二)常用热电阻及结构常用热电阻及结构 常用热电阻有常用热电阻有 ： 1 1、铂电阻、铂电阻 2 2、铜电阻、铜电阻 目前中国常用的铂电阻有两种，分度号目前中国常用的铂电阻有两种，分度号Ptl00和和Ptl0，最常，最常 用

30、的是用的是Ptl00，R(0)=100.00，纯度为纯度为R（100）/R（0） =1.3851 分度表分度表.常用测温范围常用测温范围-200850 1铂电阻铂电阻(WZP型号）型号） 40 41 (二二)常用热电阻及结构常用热电阻及结构 1铂电阻铂电阻结构结构 银引出线 铂丝 云母骨架 银绑带 保护套管 石 英 骨 架 42 2铜电阻（铜电阻（WZC型号）型号） 目前我国工业上用的铜电阻分度号为目前我国工业上用的铜电阻分度号为Cu50Cu50和和Cul00Cul00. . 纯度为纯度为R R（100100）/R/R（00）=1.428=1.4280.0020.002 。 常用测温范围常用测

31、温范围-50-50150150 43 铜电阻结构铜电阻结构 44 二、热敏电阻二、热敏电阻 热敏电阻是半导体测温元件热敏电阻是半导体测温元件。 分类：分类： 负温度系数热敏电阻负温度系数热敏电阻(NTC)MF(NTC)MF型型 正温度系数热敏电阻正温度系数热敏电阻(PTC)MZ(PTC)MZ型型 45 (一一)测温原理及特性测温原理及特性 NTC NTC热敏电阻研制得较早，也较成熟。最常见的是由热敏电阻研制得较早，也较成熟。最常见的是由 金属氧化物组成的。如锰、钴、铁、镍、铜等多种氧化物金属氧化物组成的。如锰、钴、铁、镍、铜等多种氧化物 混合烧结而成。混合烧结而成。 根据不同的用途，根据不同的

32、用途，NTC又可以分为两大类。又可以分为两大类。 第一类用于测量温度第一类用于测量温度。它的电阻值与温度之间呈负的指数关系。它的电阻值与温度之间呈负的指数关系。 第二类为负的突变型第二类为负的突变型，当其温度上升到某设定值时，其电阻值突，当其温度上升到某设定值时，其电阻值突 然下降，多用于各种电子电路中抑制浪涌电流，起保护作用。然下降，多用于各种电子电路中抑制浪涌电流，起保护作用。 46 (一一)测温原理及特性测温原理及特性 PTC PTC热敏电阻通常是在钛酸钡陶瓷中加入施主杂质以热敏电阻通常是在钛酸钡陶瓷中加入施主杂质以 增大电阻温度系数。它的温度增大电阻温度系数。它的温度-电阻特性曲线呈非

33、线性，电阻特性曲线呈非线性， 它在电子线路中多起限流、保护作用。当流过它在电子线路中多起限流、保护作用。当流过PTC的电流超的电流超 过一定限度或过一定限度或PTC感受到的温度超过一定限度时，其电阻值突感受到的温度超过一定限度时，其电阻值突 然增大。然增大。 47 热敏电阻热敏电阻温度特性曲线温度特性曲线 负的突变型负的突变型NTC 负指数型负指数型NTC 正线性型正线性型PTC 正突变型正突变型PTC 48 热敏电阻结构热敏电阻结构 正温度 负温度 49 二、热敏电阻二、热敏电阻应用应用 热敏电阻具有尺寸小、响应速度快、阻值大、灵敏度热敏电阻具有尺寸小、响应速度快、阻值大、灵敏度 高等优点，

34、因此它在许多领域得到广泛应用。根据产品型高等优点，因此它在许多领域得到广泛应用。根据产品型 号不同，其适用范围也各不相同，具体有以下三方面。号不同，其适用范围也各不相同，具体有以下三方面。 1热敏电阻测温热敏电阻测温 50 2热敏电阻用于温度补偿热敏电阻用于温度补偿 51 52 3热敏电阻用于温度控制热敏电阻用于温度控制 1 1、继电保护、继电保护 53 2 2、温度上下限报警、温度上下限报警 LED2温度上限报警温度上限报警 LED1温度下限报警温度下限报警 问题：运放接成比较工作方式，无零输出。问题：运放接成比较工作方式，无零输出。 54 第三节第三节PNPN结型温度传感器结型温度传感器

35、PNPN结测温传感器是利用半导体材料和器件的某些性能参数的温度结测温传感器是利用半导体材料和器件的某些性能参数的温度 依赖性，实现对温度的检测、控制和补偿功能。依赖性，实现对温度的检测、控制和补偿功能。 PNPN结温度传感器和前两种测温传感器相比，最大优点是输出特性结温度传感器和前两种测温传感器相比，最大优点是输出特性 呈线性，且测温精度高。呈线性，且测温精度高。 一、一、温敏二极管温敏二极管 在一定的电流模式下，在一定的电流模式下，PNPN结的正向电压与温度之间具有很好的线结的正向电压与温度之间具有很好的线 性关系。（例如砷化嫁和硅温敏二极管在性关系。（例如砷化嫁和硅温敏二极管在1-400K

36、1-400K范围的温度表范围的温度表 现为良好的线性。）现为良好的线性。） 55 基本特性基本特性 （UFT） 对于不同的工作电流，温敏二极管的对于不同的工作电流，温敏二极管的UFT关系是不同的关系是不同的; ;但是但是UFT之间总之间总 是线性系。例如图是线性系。例如图6-226-22所示的所示的2DWMl2DWMl型硅温敏二极管，在恒流下，型硅温敏二极管，在恒流下， UFT在在- - 50- +15O50- +15Oo oC C范内，呈很好的线性关系。范内，呈很好的线性关系。 56 二、温敏三极管二、温敏三极管 晶体管发射结上的正向电压随温度上升而近似线性下降，这种特晶体管发射结上的正向电压随温度上升而近似线性下降，这种特 性与二极管十分相似，但晶体管表现出比二极管更好的线性和互性与二极管十分相似，但晶体管表现出比二极管更好的线性和互 换性。换性。 在不同的在不同的Ic情况下，温敏晶体管的情况下，温敏晶体管的Ube电压与温度电压与温度T的实际结果。的实际结果。 57 三、集成温度传感器三、集成温度传感器 就是在一块极小的半导体芯片上集成了包括就是在一块极小的半导体芯片上集成了包括温度敏感器件温度敏感器件（温温敏三