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一月 19 2021

热敏电阻器的原理与作用


目录

1.特点
2.工作原理

3.作用

3.1测温

3.2温度补偿

3.3过热保护

3.4液面测量

  普通电阻器的阻值受温度变化影响很小,但是热敏电阻器完全不同,它的阻值随温度的变化而变化。热敏电阻器是敏感元件的一类,按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器(PTC)和负温度系数热敏电阻器(NTC)。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感,不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器(PTC)在温度越高时电阻值越大,负温度系数热敏电阻器(NTC)在温度越高时电阻值越低,它们同属于半导体器件。下面来简单介绍一下:

  1.特点

  (1)稳定性好、过载能力强;

  (2)易加工成复杂的形状,可大批量生产;

  (3)使用方便,电阻值可在0.1~100kΩ间任意选择;

  (4)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;

  (5)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.工作原理

  热敏电阻器是一种传感器电阻,热敏电阻器的电阻值,随着温度的变化而改变,与一般的固定电阻不同。金属的电阻值随植度的升高而增大,但半导体则相反,它的电阻值随温度的升高而急剧减小,并呈现非线性,如下图所示。

温度特性曲线图

  温度特性曲线图

  由图可知,在温度变化相同时,热敏电阻器的阻值变化约为铅热电阻的10倍,因此可以说,热敏电阻器对温度的变化特别敏感。半导体的这种温度特性.是因为半导体的导电方式是载流子(电子、空穴)导电。由于半导体中载流子的数目远比金属中的自由电子少得多,所以它的电阻率很大。随着温度的升高,半导体中参加导电的载流子数目就会增多,故半导体导电率就增加,它的电阻率也就降低了。

  热敏电阻器正是利用半导体的电阻值随温度显著变化这一特性制成的热敏元件。它是由某些金属氧化物按不同的配方制成的。在一定的温度范围内,根据测量热敏电阻阻值的变化,便可知被测介质的温度变化。

  将热敏电阻器安装在电路中使用时,热敏电阻器在环境温度相同时,动作时间随着电流的增加而急剧缩短;热敏电阻器在环境温度相对较高时具有更短的动作时间和较小的维持电流及动作电流。当电路正常工作时,热敏电阻器温度与室温相近、电阻很小,串联在电路中不会阻碍电流通过;而当电路因故障而出现过电流时,热敏电阻器由于发热功率增加导致温度上升,当温度超过开关温度时,电阻瞬间会剧增,回路中的电流迅速减小到安全值。

  3.作用

  3.1测温

  作为测量温度的热敏电阻传感器一般结构较简单,价格较低廉。没有外面保护层的热敏电阻只能应用在干燥的地方;密封的热敏电阻不怕湿气的侵蚀、可以使用在较恶劣的环境下。由于热敏电阻传感器的阻值较大,故其连接导线的电阻和接触电阻可以忽略,因此热敏电阻传感器可以在长达几千米的远距离测量温度中应用,测量电路多采用桥路。

  3.2温度补偿

  热敏电阻传感器可在一定的温度范围内对某些元器件湿度进行补偿。例如,动圈式仪表表头中的动圈由铜线绕制而成,温度升高,电阻增大,引起温度的误差。因而可以在动圈的回路中将负温度系数的热敏电阻与锰铜丝电阻并联后再与被补偿元器件串联,从而抵消内于温度变化所产生的误差。

  3.3过热保护

  过热保护分直接保护利间接保护。对小电流场合,可把热敏电阻传感器直接串人负载中,防止过热损坏以保护器件,对大电流场合,可用于对继电器、晶体管电路等的保护。例如,在电动机的定子绕组中嵌入突变型热敏电阻传感器并与继电器串联,当电动机过载时,定子电流增大,引起发热。当温度大于突变点时,电路中的电流可以内十分之几毫安突变为几十毫安,因此继电器动作,从而实现过热保护。

  3.4液面测量

  给NTC热敏电阻传感器施加一定的加热电流,它的表面温度将高于周围的空气温度,此时它的阻值较小。当液而高于它的安装高度时,液体将带走它的热量,使之温度下降、阻值升高。判断它的阻值变化,就可以知道液面是否低于设定值。汽车油箱中的油位报警传感器就是利用以上原理制作的。


热敏电阻

  以上就是热敏电阻器的原理与作用介绍了。由于半导体热敏电阻有独特的性能,所以在应用方面它不仅可以作为测量元件,还可以作为控制元件和电路补偿元件。热敏电阻器广泛用于家用电器、电力工业、通讯、军事科学、宇航等各个领域,发展前景极其广阔。

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