銅電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻溫度特性測量實驗設(shè)計與實現(xiàn)

羅志高，蘇 丹

(1中山大學(xué) 公共實驗教學(xué)中心，廣東 廣州 510275；2桂林電子科技大學(xué) 電子工程與自動化學(xué)院，廣西 桂林 541004)

1 原理簡述

1．1 半導(dǎo)體熱敏電阻原理

1.2 金屬導(dǎo)體電阻原理

金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增加，電阻值Rt與溫度t間的關(guān)系常用以下經(jīng)驗公式表示：Rt=R0(1+αt+bt2+ct3+…)，式子中Rt是溫度為t時的電阻，R0為t=0 ℃時的電阻，α,b,c為常系數(shù)。在很多情況下，可只取前三項：Rt=R0(1+αt+bt2)，因為常數(shù)b比α小很多，在不太大的溫度范圍內(nèi)，b可以略去，于是上式可近似寫成：Rt=R0(1+αt)，式中α稱為該金屬電阻的溫度系數(shù)。嚴格地說，α與溫度有關(guān)，但在0 ℃～100 ℃范圍內(nèi)，α的變化很小，可看作不變。通過實驗測得金屬的Rt～t關(guān)系曲線近似為一條直線，斜率為R0α，截距為R0。根據(jù)金屬導(dǎo)體的R～t曲線，可求得該導(dǎo)體的電阻溫度系數(shù)。

2 傳統(tǒng)手動測量

FB203型恒流智能控溫實驗儀有四種熱敏電阻：銅電阻、鉑電阻、負溫度系數(shù)和正溫度系數(shù)熱敏電阻如圖1。

圖1 FB203型恒流智能控溫實驗儀連接圖

從圖2、圖3和圖4可以看出：通過該實驗學(xué)生就了解金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的規(guī)律和了解熱敏電阻的電阻值與溫度的關(guān)系，以及同時使用多種不同儀器。可以掌握非平衡電橋的工作原理。

圖2 手動測量銅電阻值與溫度特性曲線

圖3 手動測量正溫度熱敏電阻值與溫度特性曲線

圖4 手動測量負溫度系數(shù)熱敏電阻值與溫度特性曲線

銅電阻和鉑電阻特性類似，選擇了銅電阻測量。用三種不同儀器：QJ23直流電橋、LCR數(shù)字電橋和5位半數(shù)字萬用表對智能控溫實驗儀的銅電阻和正溫度系數(shù)以及負溫度系數(shù)熱敏電阻溫度特性進行測量，溫度從25 ℃開始升到100 ℃，然后從100 ℃降到25 ℃，電阻值取升溫和降溫的平均值。……