一种准确测量热敏电阻温度特性的方法

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1、第19卷第1期大学物理Vol.19No.12000年1月COLLEGEPHYSICSJan.2000!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!一种准确测量热敏电阻温度特性的方法阮亮，常缨（清华大学现代应用物理系，北京100084）摘要：热敏电阻具有显著的内热效应，是测量热敏电阻温度特性的一个难点.本文介绍一种考虑内热效应，准确测量热敏电阻温度特性的方法，可作为大学物理的一个研究型的实验课题.关键词：热敏电阻；内热效应；电阻温度特性中图分类号：O441

2、文献标识码：B文章编号：1000-0712（2000）01-0036-03热敏电阻具有对热敏感、电阻率大、体积小、热惯!"#内热效应性小等特点，是测温、控温的重要器件.为此，准确测量无论采用电桥法或伏安法等电测法，测量热敏电热敏电阻的温度特性是一个重要课题.阻值时，总有一定的工作电流通过热敏电阻，由于热敏电阻的电阻值较大、体积小、热容量小，因此焦耳热将!测量原理迅速使热敏电阻产生稳定的高于外界温度（如恒温槽）的附加的内热温升，这就是所谓的内热效应.在准确测!"!热敏电阻的温度特性量热敏电阻温度特性时，必须考虑内热效应的影响.具有

3、负温度系数的热敏电阻器，电阻随温度的变在恒定的外界（即恒温槽）温度T的条件下，由工化不是线性的，随着温度的升高按指数规律迅速下降，（注1）作电流I引起的内热效应可由热敏电阻值的改变"RT其经验公式为（I）（=R（I）-R）或内热温升"T（I）来度量.由式TTBBRT=RTexp（-）（1）（4）近似计算可得（在"R（I）"R（注2），"T（I）"T的条1TT1BB件下）：或RTexp（-）=RTexp（-）=⋯=C（2）T1T1"R（I）2"R（I）"T（I）=1T=-TT（5）其中RT和RT分别表示绝对温度为T和T1的电阻!T

4、RTBRT1其中R（I）表示工作电流为I的热敏电阻值，R为无值，B是材料的特性参数（单位为K），在一定的工作温TT内热效应（即电流为零）的电阻值.度范围内是一个常数，C是温度和电阻值的普适常数.式（2）可化简为!"$内热模型由于R无法由电测法直接测定，由式（5）可见，BTlnRT=lnC+（3）T无法确定"T（I）、"R（I）的数值，因此必须对内热效T按式（3）进行直线拟合可求得常数C和B，常用热应的产生机制给以理论分析并提出内热模型的假设.敏电阻的B值约为1500!5000K.热敏电阻的温度当热敏电阻置于温度为T的恒温槽中，并

5、通以工系数!定义为作电流I时，由于焦耳热使热敏电阻温度升高（高于恒T1dRTB温槽温度T），并与恒温槽进行热交换，直至与恒温槽!T==-2（4）RTdTT达到稳恒的热传导（所需时间的量级为S）.设稳恒态的!T不是常数，随温度而显著变化.热敏电阻的温度为T+"T（I）（"T（I）#0），则单位时间由热敏电阻传给恒温槽的热量H为收稿日期：1998-10-22；修回日期：1999-07-16作者简介：阮亮（1939-），男，上海市人，清华大学现代应用物理系副教授，科研方向为液晶应用.第1期阮亮等：一种准确测量热敏电阻温度特性的方法37

6、2H=IRT（I）=e!T（I）（6）e=B=B（10）2其中e为稳恒热传导过程中的热导，在较小工作电流gbT0进而利用式（8）和2.1测量的R（I）值可定量确定室和一般的温度范围内是一个常数.由此可见，内热效应T0可由稳恒热传导模型中的式（6）定量描述.联立式（5）、温条件下，不同工作电流引起的内热温升!T（I）.由0（6），则式（6）可计算不同温度、不同电流下的内热温升：22211IIRT（I）IRT（I）=+g（）（7）!T（I）=（11）RTRTTee其中g=B"e可称为关联常数，为热敏电阻温度特性由式（11）可见，在相

7、同的工作电流I下，随着恒温槽温的常数B和内热效应的常数e的比值.式（7）就是热敏度T的升高（T2T1），内热效应（温升比）：电阻温度特性准确测量和内热效应定量测定的主要公!T（I）RTBB22式.!T（I）R=ex（T-T）=1T211B（T2-T1）!测量方法ex［-TT］（12）12由式（7）可见，由于热敏电阻温度特性和内热效应将按指数形式迅速减小.由此可见，恒温槽温度越低，是相互关联的，因此必须分别进行内热效应和温度特内热效应越明显.性的测量，综合处理两者数据，最后确定温度特性和内$结语热效应.!"#内热效应的测量1）以上

8、是考虑了内热效应后，准确测定热敏电阻在室温T的条件下（恒温槽的温度稳定度为温度特性和内热效应的实验方法.由于工作电流Im010-2C量级），改变通过热敏电阻的工作电流I（一般宜1mA，内热温升!I0（I）1C，又因热敏电阻阻值大、选择I=0.1、0.2、0.3、