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正溫度系數(shù)熱敏電阻的工作原理:正溫度系數(shù)熱敏電阻以鈦酸鋇(BaTiO3)為基本材料,再摻入適量的稀土元素,利用陶瓷工藝高溫?zé)Y(jié)而成。純鈦酸鋇是一種絕緣材料,但摻人適量的稀土元素如(La)和鈮(Nb)等以后,變成了半導(dǎo)體材料,被稱半導(dǎo)體化鈦酸鋇。它是一種多晶體材料,晶粒之間存在著晶粒界面,對(duì)于導(dǎo)電電子而言,晶粒間界面相當(dāng)于一個(gè)位壘。當(dāng)溫度低時(shí),由于半導(dǎo)體化鈦酸鋇內(nèi)電場(chǎng)的作用,導(dǎo)電電子可以很容易越過(guò)位壘,所以電阻值較小;當(dāng)溫度升高到居里點(diǎn)溫度(即臨界溫度,此元件的“溫度控制點(diǎn)”一般為鈦酸鋇的居里點(diǎn),為120℃)時(shí),內(nèi)電場(chǎng)受到破壞,不能幫助導(dǎo)電電子越過(guò)位全,所以表現(xiàn)為電阻值的急劇增加。因?yàn)檫@種元件具有未達(dá)居里點(diǎn)前電阻隨溫度變化非常緩慢,具有恒溫、調(diào)溫和自動(dòng)控溫的功能,只發(fā)熱,不發(fā)紅,無(wú)明火,不易燃燒,可應(yīng)用于交、直流電壓(3~440V)場(chǎng)合,使用壽命長(zhǎng),非常適用于電動(dòng)機(jī)等電器裝置的過(guò)熱檢測(cè)。PTC熱敏電阻普遍應(yīng)用于過(guò)流保護(hù)、溫度控制和加熱等領(lǐng)域。上海電飯鍋熱敏電阻訂制廠家
PTC熱敏電阻是一種特殊的電子元件,它的工作原理緊密關(guān)聯(lián)著半導(dǎo)體材料的獨(dú)特性質(zhì)。半導(dǎo)體材料是一種介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì),其導(dǎo)電性能隨著環(huán)境條件的變化而發(fā)生變化。在PTC熱敏電阻中,這種變化主要體現(xiàn)在溫度對(duì)半導(dǎo)體材料導(dǎo)電性能的影響上。隨著溫度的升高,PTC熱敏電阻的電阻值會(huì)明顯增大,這種現(xiàn)象被稱為正溫度系數(shù)效應(yīng)(Positive Temperature Coefficient,簡(jiǎn)稱PTC)。這種效應(yīng)使得PTC熱敏電阻在電路中起到了一個(gè)溫度感應(yīng)和控制的作用。例如,在過(guò)熱保護(hù)電路中,當(dāng)溫度升高到某一閾值時(shí),PTC熱敏電阻的電阻值會(huì)急劇增大,從而限制電流的通過(guò),達(dá)到保護(hù)電路和設(shè)備的目的。這種特性使得PTC熱敏電阻在電子設(shè)備、汽車(chē)、工業(yè)控制等領(lǐng)域有著普遍的應(yīng)用。上海負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻生產(chǎn)商在設(shè)計(jì)電路時(shí),需要注意熱敏電阻的額定功率和較大工作電壓,以確保安全可靠地運(yùn)行。
臨界溫度熱敏電阻:臨界溫度熱敏電阻(CTR,即CriticalTemperatureResistor)具有負(fù)電阻突變特性,在某一溫度下,電阻值隨溫度的增加激劇減小,具有很大的負(fù)溫度系數(shù)。構(gòu)成材料是釩、鋇、鍶、磷等元素氧化物的混合燒結(jié)體,是半玻璃狀的半導(dǎo)體,也稱CTR為玻璃態(tài)熱敏電阻。驟變溫度隨添加鍺、鎢、鉬等的氧化物而變。這是由于不同雜質(zhì)的摻入,使氧化釩的晶格間隔不同造成的。若在適當(dāng)?shù)倪€原氣氛中五氧化二釩變成二氧化釩,則電阻急變溫度變大;若進(jìn)一步還原為三氧化二釩,則急變消失。產(chǎn)生電阻急變的溫度對(duì)應(yīng)于半玻璃半導(dǎo)體物性急變的位置,因此產(chǎn)生半導(dǎo)體-金屬相移。CTR能夠作為控溫報(bào)警等應(yīng)用。
半導(dǎo)體熱敏電阻材料:這類材料有單晶半導(dǎo)體、多晶半導(dǎo)體、玻璃半導(dǎo)體、有機(jī)半導(dǎo)體以及金屬氧化物等。它們均具有非常大的電阻溫度系數(shù)和高的電阻率,用其制成的傳感器的靈敏度也相當(dāng)高。按電阻溫度系數(shù)也可分為負(fù)電阻溫度系數(shù)材料和正電阻溫度系數(shù)材料.在有限的溫度范圍內(nèi),負(fù)電阻溫度系數(shù)材料a可達(dá)-6*10-2/℃,正電阻溫度系數(shù)材料a可高達(dá)-60*10-2/℃以上。如飲酸鋇陶瓷就是一種理想的正電阻溫度系數(shù)的半導(dǎo)體材料。上述兩種材料均普遍用于溫度測(cè)量、溫度控制、溫度補(bǔ)瞬、開(kāi)關(guān)電路、過(guò)載保護(hù)以及時(shí)間延遲等方面,如分別用子制作熱敏電阻溫度計(jì)、熱敏電阻開(kāi)關(guān)和熱敏電阻溫度計(jì)、熱敏電阻開(kāi)關(guān)和熱敏電阻延遲繼電錯(cuò)等。這類材料由于電阻和流度呈指數(shù)關(guān)系,因此測(cè)溫范圍狹窄、均勻性也差。在使用PTC熱敏電阻時(shí),需要注意其工作溫度范圍,以避免超出其耐溫極限導(dǎo)致?lián)p壞。
熱敏電阻的主要特點(diǎn)是:①靈敏度較高,其電阻溫度系數(shù)要比金屬大10~100倍以上,能檢測(cè)出10-6℃的溫度變化;②工作溫度范圍寬,常溫器件適用于-55℃~315℃,高溫器件適用溫度高于315℃(目前較高可達(dá)到2000℃),低溫器件適用于-273℃~-55℃;③體積小,能夠測(cè)量其他溫度計(jì)無(wú)法測(cè)量的空隙、腔體及生物體內(nèi)血管的溫度;④使用方便,電阻值可在0.1~100kΩ間任意選擇;⑤易加工成復(fù)雜的形狀,可大批量生產(chǎn);⑥穩(wěn)定性好、過(guò)載能力強(qiáng)。熱敏電阻的材料穩(wěn)定性和電學(xué)性能隨著工作溫度的變化而變化。上海CWF熱敏電阻定制廠家
熱敏電阻靈敏度較高,其電阻溫度系數(shù)要比金屬大10~100倍以上,能檢測(cè)出10-6℃的溫度變化。上海電飯鍋熱敏電阻訂制廠家
熱敏電阻的阻值會(huì)隨著溫度的改變而改變,而這種改變是非線性的,Steinhart-Hart公式表明了這一點(diǎn)。在進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí),需要驅(qū)動(dòng)一個(gè)通過(guò)熱敏電阻的參考電流,以創(chuàng)建一個(gè)等效電壓,該等效電壓具有非線性的響應(yīng)。您可以使用配備在微控制器上的參照表,嘗試對(duì)熱敏電阻的非線性響應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。即使您可以在微控制器固件上運(yùn)行此類算法,但您還是需要一個(gè)高精度轉(zhuǎn)換器用于在出現(xiàn)極端值溫度時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)捕獲。您可以在數(shù)字化之前使用“硬件線性化”技術(shù)和一個(gè)較低精度的ADC。(Figure1)其中一種技術(shù)是將一個(gè)電阻RSER與熱敏電阻RTHERM以及參考電壓或電源進(jìn)行串聯(lián)。將PGA(可編程增益放大器)設(shè)置為1V/V,但在這樣的電路中,一個(gè)10位精度的ADC只能感應(yīng)很有限的溫度范圍(大約±25°C)。上海電飯鍋熱敏電阻訂制廠家
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