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[基础电路] 热敏电阻原理

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admin 发表于 2013-2-23 21:54:51 | 显示全部楼层 |阅读模式

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热敏电阻(Thermistor,Thermal Resistor之缩写)是一种高温度系数的电阻体, 热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件.热敏电阻由半导体陶瓷材料组成, 利用的原理是温度引起电阻变化.若电子和空穴的浓度分别为n、p,迁移率分别为μn、μp,则半导体的电导为:σ=q(nμn+pμp)因为n、p、μn、μp都是依赖温度T的函数,所以电导是温度的函数,因此可由测量电导而推算出温度的高低,并能做出电阻-温度特性曲线.这就是半导体热敏电阻的工作原理.就其电阻系数之大小而言,乃属于半导体;而依其电阻值随温度变化的情形,主要可将其分为负温度系数(NTC, Negative Temperature Coefficient)热敏电阻及正温度系数(PTC, Positive Temperature Coefficient)热敏电阻两种。
   电阻-温度特性:NTC(负温度系数)的电阻值可以随温度的上升而下降,由于其温度系数非常大,所以可以检知微小的温度变化,因此被广泛应用在温度的量测、电路软启动,控制与补偿。常规的热敏电阻温度传感器都是由NTC热敏电阻制成。
   PTC(正温度系数)的电阻值可以随温度的上升而增大,由于其温度系数非常大,主要用在消磁电路、加热器、电路保护、电机启动、暖风机,风速测量,温度控制与补偿。
  电流-电压特性:当通入的电流小,几乎不使元件本身发热时,电阻值是一定值。当电流增加,NTC热敏电阻产生的焦耳热使元件本身的温度上升(self-heating),并与环境进行热交换。此电流-电压特性的典型应用为液位感测器,其基本原理是利用NTC热敏电阻在液体和空气中的热散失差异;如前所述,NTC热敏电阻通以电流后产生焦耳热而升温,其热量传导至周围介质,平衡温度将随介质种类而不同。利用此现象可检知NTC热敏电阻在液体中或空气中,以适时启动警示灯。
  电流-时间特性:NTC热敏电阻的另一个重要参数是时间,亦即使NTC热敏电阻从某一电阻值改变到另一电阻值所需的时间。当开始加电压于NTC热敏电阻时是定电阻、定电流的状态,而在自热区域(self-heating)则电阻下降、电流增加。而其改变速率则和加于NTC热敏电阻上的功率和元件本身的Thermal Mass、形状/结构及环境状况等因素有关。此一电流-时间特性可用于抑制突波电流,又不至于对电路的总电流造成太大的影响。因此被广泛应用于OA机器的交换式电源供应器中,以抑制电源开启时,引发的突波电流,如此可以防止熔丝的熔断与保护电子线路及其他电子元件,以提高OA机器的可靠度.
  热敏电阻的非线性特性:热敏电阻由于物理结构所造成的,所以非线性较大,因此在使用时要进行线性化处理。线性化处理虽然能够改善热敏电阻的特性曲线,但是比较复杂。为此,在要求不高的一般应用中,常做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。使用热敏电阻是为了感知温度,给热敏电阻通以恒定的电流,电阻两端就可测到一个电压,然后通过公式下面的公式可求得温度:
  T=T0-KVT
  T为被测温度; T0为与热敏电阻特性有关的温度参数; K为与热敏电阻特性有关的系数;虚拟化技术,VT为热敏电阻两端的电压。根据这一公式,如果能测得热敏电阻两端的电压,再知道参数T0和K,则可以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随温度变化的关系了.
  热敏电阻的阻值定义:测量一只良好的热敏电阻,须在环境温度25℃下测量,得出的电阻值就是这个热敏电阻的标称阻值。
  B值是指电阻值/温度的特性用公式计算基础的数值,用在数字表达中,表示与绝对温度相对应的电阻,当B值本身随温度变化时,不适合在宽的温度范围变化,fenwal使用00和500来计算B值
   20121119053039581181725.jpg
   热敏电阻的电阻-温度特性
   
   20121119053039612431726.jpg
  B常数的温度特性
   20121119053039674931727.jpg
   热敏电阻的基本接线电路
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