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文档简介
空气温度传感器第一页,共十页,编辑于2023年,星期日公元1600年,伽里略研制出气体温度计。一百年后,研制成酒精温度计和水银温度计。随着现代工业技术发展的需要,相继研制出金属丝电阻、温差电动式元件、双金属式温度传感器。1950年以后,相继研制成半导体热敏电阻器。最近,随着原材料、加工技术的飞速发展、又陆续研制出各种类型的温度传感器。一、温度传感器的发展概况第二页,共十页,编辑于2023年,星期日二、热敏电阻热敏电阻是一种利用半导体材料制成的敏感元件,其电阻对温度变化很明显,电阻温度系数比金属大很多。在温度传感器中应用最多的有热电偶、热电阻(如铂、铜电阻温度计等)和热敏电阻。热敏电阻发展最为迅速,由于其性能得到不断改进,稳定性已大为提高,在许多场合下(-50~+350℃)热敏电阻已逐渐取代传统的温度传感器。1.热敏电阻的结构热敏电阻是由一些金属氧化物的粉末(NiO、MnO、CuO、TiO等)为基体原料,加入一些添加剂,采用陶瓷工艺制成的。通过不同材质的混合,能得到热敏电阻不同的电阻值R0及不同的温度特性。第三页,共十页,编辑于2023年,星期日2、热敏电阻发展历史(1)1837年,人们就发现Ag2S的电导率随温度的改变而变化这一现象。(2)最早用来制造热敏电阻的材料是VO2。(3)美国贝尔实验室早在1940年左右利用Mn、Co、Ni、Cu等金属氧化物研制出工艺简单、性能良好的热敏电阻器。第四页,共十页,编辑于2023年,星期日热敏电阻主要由热敏探头1、引线2、壳体3构成。132Rt结构热敏电阻符号1——热敏探头,2——引线,3——壳体第五页,共十页,编辑于2023年,星期日
半导体热敏电阻按半导体电阻随温度变化的典型分为三种类型:
1.正温度系数热敏电阻(PTC)
电阻值随温度升高而增大的电阻器,简称PTC热敏阻器。它的主要材料是掺杂的BaTiO3半导体陶瓷。
2.负温度系数热敏电阻(NTC)
电阻值随温度升高而下降的热敏电阻器简称NTC热敏电阻器。它的材料主要是一些过渡金属氧化物半导体陶瓷。
3.临界温度系数热敏电阻(CTR)
该类电阻器的电阻值在某特定温度范围内随温度升高而降低3~4个数量级,即具有很大负温度系数。其主要材料是VO2并添加一些金属氧化物。
3.热敏电阻的分类第六页,共十页,编辑于2023年,星期日热敏电阻器的电阻——温度特性(RT—T)
1234铂丝40601201600100101102103104105106RT/Ω温度T/ºC热敏电阻的电阻--温度特性曲线1-NTC;2-CTR;
3-4PTC
ρT—T与RT—T特性曲线一致。4.热敏电阻的特性热敏电阻式温度传感器灵敏度高,响应特性较好,但线性差,适应温度较低第七页,共十页,编辑于2023年,星期日1.临界温度系数热敏电阻(CTR)1234铂丝40601201600100101102103104105106RT/Ω温度T/ºC热敏电阻的电阻--温度特性曲线1-NTC;2-CTR;
3-4PTC临界温度系数热敏电阻(CTR)是指在某一温度附近电阻值发生突变,且于几度的狭小温区内随温度的增加降低3~4个数量级的一类热敏元件。右图中的2曲线即为一典型的CTR热敏电阻温度特性曲线。阻值的突变点称为临界温度点。第八页,共十页,编辑于2023年,星期日1234铂丝40601201600100101102103104105106RT/Ω温度T/ºC热敏电阻的电阻--温度特性曲线1-NTC;2-CTR;
3-4PTC(1)原因此类半导体陶瓷材料在临界温度点发生半导体向金属的相变,引起半导体电阻值的极大变化。典型的CTR电阻材料为V2O3,其相变点可通过添加Ge、Ni、W、Mn等元素来调整。(2)应掌握的概念①开关电阻Rc:标称电阻值×规定系数(如80%)第九页,共十页,编辑于2023年,星期日1234铂丝40601201600100101102103104105106RT/Ω温度T/ºC热敏电阻的电阻--温度特性曲线1-NT
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