半导体电阻随温度变化关系的研究

实验 半导体热敏电阻特性的研究

实验目的

1．研究热敏电阻的温度特性。

2．进一步掌握惠斯通电桥的原理和应用。 实验仪器

箱式惠斯通电桥，控温仪，热敏电阻，直流电稳压电源等。 实验原理

半导体材料做成的热敏电阻是对温度变化表现出非常敏感的电阻元件，它能测量出温度的微小变化，并且体积小，工作稳定，结构简单。因此，它在测温技术、无线电技术、自动化和遥控等方面都有广泛的应用。

半导体热敏电阻的基本特性是它的温度特性，而这种特性又是与半导体材料的导电机制密切相关的。由于半导体中的载流子数目随温度升高而按指数规律迅速增加。温度越高，载流子的数目越多，导电能力越强，电阻率也就越小。因此热敏电阻随着温度的升高，它的电阻将按指数规律迅速减小。

实验表明，在一定温度范围内，半导体材料的电阻R T 和绝对温度T 的关系可表示为

T b T ae R = （4－6－1） 其中常数a 不仅与半导体材料的性质而且与它的尺寸均有关系，而常数b 仅与材料的性质有关。常数a 、b 可通过实验方法测得。例如，在温度T 1时测得其电阻为R T 1

11T b T ae R = （4－6－2）

在温度T 2时测得其阻值为R T 2

22T b T ae R = （4－6－3）

将以上两式相除，消去a 得

)1

1

(2

1

2

1T T b T T e R R -=

再取对数，有

)11(ln ln 2

121T T R R b T T --= （4－6－4）

把由此得出的b 代入（4－6－2）或（4－6－3）式中，又可算出常数a ，由这种方法确定的常数a 和b 误差较大，为减少误差，常利用多个T 和R T 的组合测量值，通过作图的方法（或用回归法最好）来确定常数a 、b ，为此取（4－6－1）式两边的对数。变换

成直线方程：

T

b

a R T +

=ln ln （4－6－5） 或写作 BX A Y += （4－6－6） 式中X b B a A R Y T 1,,ln ,ln ====，然后取X 、Y 分别为横、纵坐标，对不同的温度T 测得对应的R T 值，经过变换后作X ～Y 曲线，它应当是一条截距为A 、斜率为B 的直线。根据斜率求出b ，又由截距可求出a ＝e A

。

确定了半导体材料的常数a 和b 后，便可计算出这种材料的激活能E ＝bK （K 为玻耳兹曼常数，其值见附录）以及它的电阻温度系数

%10012?-==T b dT dR R T T α （4－6－7）

显然，半导体热敏电阻的温度系数是负的，并与温度有关。

热敏电阻在不同温度时的电阻值，可用惠斯通电桥测得。 实验内容

用电桥法测量半导体热敏电阻的温度特性。

1．按图4－6－1实验装置接好电路，安置好仪器。

2．在容器内盛入水，开启直流电源开关，在电热丝中通以2.5A —3.0A 的电流，对水加热，使水温逐渐上升，温度由水银温度计读出。热敏电阻的两条引出线连接到惠斯通电桥的待测电阻R X 二接线柱上。

3．测试的温度从20℃开始，每增加5℃，作一次测量，直到85℃止。

数据处理

2．作R T～t曲线。

3．作ln R T～1/T（T＝273＋t）直线，求此直线的斜率B和截距A，由此算出常数a 和b值，有条件者，最好用回归法代替作图法求常数a和b值。

4．根据求得的a、b值，计算出半导体热敏电阻温度系数α。

热敏电阻温度特性的研究带实验数据处理

本科实验报告 实验名称:热敏电阻温度特性的研究 （略写） 实验15热敏电阻温度特性的研究 【实验目的和要求】 1. 研究热敏电阻的温度特性。 2. 用作图法和回归法处理数据。 【实验原理】 1． 金属导体电阻 金属导体的电阻随温度的升高而增加，电阻值t R 与温度t 间的关系常用以下经验公式表示： )1(320 ++++=ct bt t R R t α （1） 式中t R 是温度为t 时的电阻，0R 为00=t C 时的电阻，c b ,,α为常系数。 在很多情况下，可只取前三项： )1(20bt t R R t ++=α （2） 因为常数b 比α小很多，在不太大的温度范围内，b 可以略去，于是上式可近似

写成： )1(0t R R t α+= （3） 式中α称为该金属电阻的温度系数。 2． 半导体热敏电阻 热敏电阻由半导体材料制成，是一种敏感元件。其特点是在一定的温度范围内，它的电阻率T ρ随温度T 的变化而显著地变化，因而能直接将温度的变化转换为电量的变化。一般半导体热敏电阻随温度升高电阻率下降，称为负温度系数热敏电阻，其电阻率T ρ随热力学温度T 的关系为 T B T e A /0=ρ （4） 式中0A 与B 为常数，由材料的物理性质决定。 也有些半导体热敏电阻，例如钛酸钡掺入微量稀土元素，采用陶瓷制造工艺烧结而成的热敏电阻在温度升高到某特定范围（居里点）时，电阻率会急剧上升，称为正温度系数热敏电阻。其电阻率的温度特性为： T B T e A ?'=ρρ （5） 式中A '、 ρ B 为常数，由材料物理性质决定。 对（5）式两边取对数，得 A T B R T ln 1 ln += （6） 可见T R ln 与T 1 成线性关系，若从实验中测得若干个T R 和对应的T 值，通过作图法可求出A (由截距A ln 求出)和B (即斜率)。 3. 实验原理图

电阻率和表面电阻率

高阻计法测定高分子材料体积电阻率和表面电阻率 2010年03月07日10:37 admins 学习时间：20分钟评论 0条高分子材料的电学性能是指在外加电场作用下材料所表现出来的介电性能、导电性能、电击穿性质以 及与其他材料接触、摩擦时所引起的表面静电性质等。最基本的是电导性能和介电性能，前者包括电导(电导率γ，电阻率ρ=1/γ)和电气强度(击穿强度Eb)；后者包括极化(介电常数εr)和介质损耗(损耗因数tg δ)。共四个基本参数。 种类繁多的高分子材料的电学性能是丰富多彩的。就导电性而言，高分子材料可以是绝缘体、半导体和导体，如表1所示。多数聚合物材料具有卓越的电绝缘性能，其电阻率高、介电损耗小，电击穿强度高，加之又具有良好的力学性能、耐化学腐蚀性及易成型加工性能，使它比其他绝缘材料具有更大实用价值，已成为电气工业不可或缺的材料。高分子绝缘材料必须具有足够的绝缘电阻。绝缘电阻决定于体积电阻与表面电阻。由于温度、湿度对体积电阻率和表面电阻率有很大影响，为满足工作条件下对绝缘电阻的要求， 必须知道体积电阻率与表面电阻率随温度、湿度的变化。 表1 各种材料的电阻率范围 材料电阻率(Ω·m) 材料电阻率(Ω·m) 超导体导体≤10-810-8～10-5半导体绝缘体10-5～107 107～1018 除了控制材料的质量外，测量材料的体积电阻率还可用来考核材料的均匀性、检测影响材料电性能的 微量杂质的存在。当有可以利用的相关数据时，绝缘电阻或电阻率的测量可以用来指示绝缘材料在其他方面的性能，例如介质击穿、损耗因数、含湿量、固化程度、老化等。表2为高分子材料的电学性能及其研 究的意义。 表2 高分子材料的电学性能及测量的意义 电学性能电导性能 ①电导（电导率γ，电阻率ρ=1/γ） ②电气强度（击穿强度Eb） 介电性能 ③极化（介电常数εr） ④介电损耗（损耗因数tanδ） 测量的意义实际意义 ①电容器要求材料介电损耗小，介电常数大，电气强度高。 ②仪表的绝缘要求材料电阻率和电气强度高，介电损耗低。 ③高频电子材料要求高频、超高频绝缘。 ④塑料高频干燥、薄膜高频焊接、大型制件的高频热处理要求材料 介电损耗大。 ⑤纺织和化工为消除静电带来的灾害要求材料具适当导电性。理论意义研究聚合物结构和分子运动。 1 目的要求 了解超高阻微电流计的使用方法和实验原理。 测出高聚物样品的体积电阻率及表面电阻率，分析这些数据与聚合物分子结构的内在联系。 2 原理 名词术语 1) 绝缘电阻：施加在与试样相接触的二电极之间的直流电压除以通过两电极的总电流所得的商。它取决于体积电阻和表面电阻。

半导体电阻随温度变化关系的研究

实验 半导体热敏电阻特性的研究 实验目的 1．研究热敏电阻的温度特性。 2．进一步掌握惠斯通电桥的原理和应用。 实验仪器 箱式惠斯通电桥，控温仪，热敏电阻，直流电稳压电源等。 实验原理 半导体材料做成的热敏电阻是对温度变化表现出非常敏感的电阻元件，它能测量出温度的微小变化，并且体积小，工作稳定，结构简单。因此，它在测温技术、无线电技术、自动化和遥控等方面都有广泛的应用。 半导体热敏电阻的基本特性是它的温度特性，而这种特性又是与半导体材料的导电机制密切相关的。由于半导体中的载流子数目随温度升高而按指数规律迅速增加。温度越高，载流子的数目越多，导电能力越强，电阻率也就越小。因此热敏电阻随着温度的升高，它的电阻将按指数规律迅速减小。 实验表明，在一定温度范围内，半导体材料的电阻R T 和绝对温度T 的关系可表示为 T b T ae R = （4－6－1） 其中常数a 不仅与半导体材料的性质而且与它的尺寸均有关系，而常数b 仅与材料的性质有关。常数a 、b 可通过实验方法测得。例如，在温度T 1时测得其电阻为R T 1 11T b T ae R = （4－6－2） 在温度T 2时测得其阻值为R T 2 22T b T ae R = （4－6－3） 将以上两式相除，消去a 得 )1 1 (2 1 2 1T T b T T e R R -= 再取对数，有 )11(ln ln 2 121T T R R b T T --= （4－6－4） 把由此得出的b 代入（4－6－2）或（4－6－3）式中，又可算出常数a ，由这种方法确定的常数a 和b 误差较大，为减少误差，常利用多个T 和R T 的组合测量值，通过作图的方法（或用回归法最好）来确定常数a 、b ，为此取（4－6－1）式两边的对数。变换

温度与电阻之间的计算公式,_百度作业帮

2016/8/10温度与电阻之间的计算公式,_百度作业帮 电阻(率)温度系数（TCR）表示电阻当温度改变1度时,电阻值的相对变化,当温度每升高1℃时,导体电阻的增加值与原来电阻的比值.单位为ppm/℃（即10E（-6）?℃）.定义式如下：TCR=dR/R.dT 实际应用时,通常采用平均电阻温度系数,定义式如下：TCR（平均）=（R2-R1）/（R1*（T2-T1）） =（R2-R1）/(R1*ΔT) R1--温度为t1时的电阻值,Ω； R2--温度为t2时的电阻值,Ω. 物质 温度t/℃ 电阻率 电阻温度系数aR/℃-1 银 20 1.586 0.0038(20℃) 铜 20 1.678 0.00393(20℃) 金 20 2.40 0.00324(20℃) 铝 20 2.6548 0.00429(20℃) 钙 0 3.91 0.00416(0℃) 铍 20 4.0 0.025(20℃) 镁 20 4.45 0.0165(20℃) 钼 0 5.2 铱 20 5.3 0.003925(0℃~100℃) 钨 27 5.65 锌 20 5.196 0.00419(0℃~100℃) 钴 20 6.64 0.00604(0℃~100℃) 镍 20 6.84 0.0069(0℃~100℃) 镉 0 6.83 0.0042(0℃~100℃) 铟 20 8.37 铁 20 9.71 0.00651(20℃) 铂 20 10.6 0.00374(0℃~60℃) 锡 0 11.0 0.0047(0℃~100℃) 铷 20 12.5 铬 0 12.9 0.003(0℃~100℃) data:tex t/html;charset=utf-8,%3Cspan%20sty le%3D%22color%3A%20rgb(51%2C%2051%2C%2051)%3B%20font-family%3A%20zuoy eFont_mathFont%2...1/1

温度对半导体的电压电流影响实验

实验 温度、光对半导体导电特性的影响 一．实验目的与意义 无论是半导体单晶材料、PN 结、还是器件，其电学特性（如：电阻率ρ、I-V 曲线、载流子迁移率μ）均受温度、光（辐射）影响，因此，从原理上讲，半导体产品的应用受环境温度、辐射限制大。所以在设计、使用半导体产品时必须考虑环境因素。 通过本实验的学习，加深学生对半导体导电性理论的理解，培养学生自行设计实验方法，实际动手操作，观察现象，进行理论分析的能力。 二．实验原理 1.电阻率的测量： 设样品电阻率ρ均匀，样品几何尺寸相对于探针间的距离可看成半无穷大。引入点电流源的探针其电流强度为I ，则所产生的电力线有球面对称性，即等位面是以点电流源为中心的半球面，如图1-1所示。在以r 为半径的半球上，电流密度j 的分布是均匀的。 图1-1 探针与被测样品接触点的电流分布 2 2r I j π= （1-1） 若E 为r 处的电场强度，则 2 2r I j E πρ ρ= = (1-2) 取r 为无穷远处的电位ф为零，并利用 dr d E φ - =，则有： ? ??∞ ∞-=-=) (0 22r r r r dr I Edr d ?πρ? （1-3） I r

()r I r πρφ2= （1-4） 式（1-2）就是半无穷大均匀样品上离开点电流源距离r 的点的电位与探针流过的电流和样品电阻率的关系式，它代表了一个点电流对距离为r 处的点的电势的贡献。 图1-2 四根探针与样品接触示意图 对于图1-2所示的情形，四根探针位于样品中央，电流从探针１流入，从探针４流出，则可将1和４探针认为是点电流源，由式（1-3）得到探针２和３的电位为： ??? ? ??-= 24122112r r I πρ? (1-5) ???? ??-= 3413 3112r r I π ρ? (1-6) 探针２、3电位差为：3223??-=V ，由此得出样品电阻率为： I V C r r r r I V 23 1 341324122311112=??? ? ??---=-πρ （1-7） 式(1-7)就是利用直流四针探法测量电阻率的普遍公式。当电流取I =C 时，则有ρ=V 23，可由数字电压表直接读出电阻率。 实际测量中，最常用的是直线四探针。即四根探针位于同一直线上，并且间距相等，设相邻两探针间距为S ，则半无穷大样品有： S S C 28.62==π （1-8） 通常只要满足样品的厚度，以及边缘与探针的最近距离大于四倍探针间距，样品近似半无穷大，能满足精度要求。 1． 块状和棒状样品的电阻率 四探针测试仪探针间距均为1mm ，块状和棒状样品外形尺寸与探针间距比较，符合半无穷大边界条件，有C=2π, 因此，只要I =6.28I 0，I 0为该电流量程满刻度值，由电压表读出的数值就是电阻率。 2． 片状样品的电阻率

电阻率

电阻率 电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。某种物质所制成的原件（常温下20°C）的电阻与横截面积的乘积与长度的比值叫做这种物质的电阻率。电阻率与导体的长度、横截面积等因素无关，是导体材料本身的电学性质，由导体的材料决定，且与温度有关。 电阻率在国际单位制中的单位是Ω·m，读作欧姆米，简称欧米。常用单位为“欧姆·平方毫米”。 定义 在温度一定的情况下，有公式R=ρl/s其中的ρ就是电阻率，l为材料的长度，S 为面积。可以看出，材料的电阻大小与材料的长度成正比，而与其截面积成反比。 电阻率（resistivity）是用来表示各种物质电阻特性的物理量。 在温度一定的情况下，有公式 其中的ρ就是电阻率，L为材料的长度，S为面积。可以看出，材料的电阻大小与材料的长度成正比，即在材料和横截面积不变时，长度越长，材料电阻越大：而与材料横截面积成反比，即在材料和长度不变时，横截面积越大，电阻越小。 由上式可知电阻率的定义为： 推导公式： 单位 国际单位制中，电阻率的单位是欧姆·米(Ω·m或ohmm)，常用单位是欧姆·毫米和欧姆·米。 计算公式

电阻率的计算公式为： ρ为电阻率——常用单位Ω·m S为横截面积——常用单位㎡ R为电阻值——常用单位Ω L为导线的长度——常用单位m 电阻率的另一计算公式为： ρ为电阻率——常用单位Ω·mm2/m E为电场强度——常用单位N/C J为电流密度——常用单位A/㎡ （E，J 可以为矢量） 影响电阻率的外界因素 电阻率不仅与材料种类有关，而且还与温度、压力和磁场等外界因素有关。金属材料在温度不高时，ρ与温度t(℃)的关系是ρt=ρ0(1+at)，式中ρ1与ρ0分别是t℃和0℃时的电阻率;α是电阻率的温度系数，与材料有关。锰铜的α约为1×10-1/℃(其数值极小)，用其制成的电阻器的电阻值在常温范围下随温度变化极小，适合于作标准电阻。已知材料的ρ值随温度而变化的规律后，可制成电阻式温度计来测量温度。半导体材料的α一般是负值且有较大的量值。制成的电阻式温度计具有较高的灵敏度。有些金属(如Nb和Pb)或它们的化合物，当温度降到几K或十几K(绝对温度)时，ρ突然减少到接近零，出现超导现象，超导材料有广泛的应用前景。利用材料的ρ随磁场或所受应力而改变的性质，可制成磁敏电阻或电阻应变片，分别被用来测量磁场或物体所受到的机械应力，在工程上获得广泛应用。

金属电阻率及其温度系数

金属电阻率及其温度系数金属电阻率及其温度系数 物质物质 温度温度 t/℃ t/℃ t/℃ 电阻率电阻率 Ω·m 电阻温度系数电阻温度系数 a a R /℃-1 银 20 1.586×10-8 0.0038(20℃) 铜 20 1.678×10-8 0.00393(20℃) 金 20 2.40×10-8 0.00324(20℃) 铝 20 2.6548×10-8 0.00429(20℃) 钙 0 3.91×10-8 0.00416(0℃) 铍 20 4.0×10-8 0.025(20℃) 镁 20 4.45×10-8 0.0165(20℃) 钼 0 5.2×10-8 铱 20 5.3×10-8 0.003925(0℃~100℃) 钨 27 5.65×10-8 锌 20 5.196×10-8 0.00419(0℃~100℃) 钴 20 6.64×10-8 0.00604(0℃~100℃) 镍 20 6.84×10-8 0.0069(0℃~100℃) 镉 0 6.83×10-8 0.0042(0℃~100℃) 铟 20 8.37×10-8 铁 20 9.71×10-8 0.00651(20℃) 铂 20 10.6×10-8 0.00374(0℃~60℃) 锡 0 11.0×10-8 0.0047(0℃~100℃) 铷 20 12.5×10-8 铬 0 12.9×10-8 0.003(0℃~100℃) 镓 20 17.4×10-8 铊 0 18.0×10-8 铯 20 20×10-8 铅 20 20.684×10-8 0.00376(20℃~40℃) 锑 0 39.0×10-8 钛 20 42.0×10-8 汞 50 98.4×10-8 锰 23~100 185.0×10-8 锰铜 20 44.0×10-8 康铜 20 50.0×10-8 镍铬合金 20 100.0×10-8 铁铬铝合金 20 140.0×10-8 铝镍铁合金 20 160.0×10-8 不锈钢 0~900 70~130×10-8 不锈钢304 20 72×10-8 不锈钢316 20 74×10-8

半导体热敏电阻

航:OLS > 实验首页> 综合设计性物理实验> 实验三温度传感器特性研究 .::实验预习::. 【实验目的】 1．了解几种常用的接触式温度传感器的原理及其应用范围； 2．测量这些温度传感器的特征物理量随温度的变化曲线． 【实验原理】 1．铂电阻 导体的电阻值随温度变化而改变，通过测量其电阻值推算出被测环境的温度，利用此原理构成的传感器就是热电阻温度传感器．能够用于制作热电阻的金属材料必须具备以下特性：（1）电阻温度系数要尽可能大和稳定，电阻值与温度之间应具有良好的线性关系；（2）电阻率高，热容量小，反应速度快；（3）材料的复现性和工艺性好，价格低；（4）在测量范围内物理和化学性质稳定.目前，在工业中应用最广的材料是铂和铜. 铂电阻与温度之间的关系，在0～630.74 o C范围内可用下式表示 (1) 在－200～0 o C的温度范围内为 (2)

式中，R0和RT分别为在0 o C和温度T时铂电阻的电阻值，A、B、C为温度系数，由实验确定，A = 3.90802×10－３o C－１，B = －5.80195×10－７o C－２，C = －4.27350×10－１２o C－４．由式（1）和式（2）可见，要确定电阻RT 与温度T的关系，首先要确定R0的数值，R0值不同时，RT 与T的关系不同．目前国内统一设计的一般工业用标准铂电阻R0值有100Ω和500Ω两种，并将电阻值RT 与温度T的相应关系统一列成表格，称其为铂电阻的分度表，分度号分别用Pt100和Pt500表示． 铂电阻在常用的热电阻中准确度最高，国际温标ITS－90中还规定，将具有特殊构造的铂电阻作为13.5033 K～961.78 o C标准温度计来使用．铂电阻广泛用于－200～850 o C范围内的温度测量，工业中通常在600 o C以下． 2.半导体热敏电阻 热敏电阻是其电阻值随温度显著变化的一种热敏元件．热敏电阻按其电阻随温度变化的典型特性可分为三类，即负温度系数（NTC）热敏电阻，正温度系数（PTC）热敏电阻和临界温度电阻器（CTR）．PTC和CTR型热敏电阻在某些温度范围内，其电阻值会产生急剧变化，适用于某些狭窄温度范围内一些特殊应用，而NTC热敏电阻可用于较宽温度范围的测量．热敏电阻的电阻－温度特性曲线如图1所示．

半导体热敏电阻的电阻—温度特性

半导体热敏电阻的电阻—温度特性 摘要：使用计算机软件OriginPro 7.5对实验数据作出处理，得到拟合曲线、电阻温度系数和热敏电阻的材料常数，并指出不确定度。 关键词：热敏电阻；数据处理；拟合曲线。 Semiconductor thermal resistor’s resistance- Thermodynamics temperature characteristic (Chemistry and Chemical Engineering, Southeast University, Nanjing 210096) Abstract:Through using computer software OriginPro 7.5 to process experimental data, we can get fitting curve and coefficient. And pointing out the system error. key words: Semiconductor thermal resistor ; Data processing; Fitting curve 大学物理实验“半导体热敏电阻的电阻—温度 特性”是仿真实验，使用OriginPro 7.5软件进行 数据辅助处理，可以得到较为理想的结果 计算机拟合曲线 某些金属氧化物半导体满足的电阻与温度的关系 满足关系式： R T =R ∞ e B/T 式中R T为温度为T时的热敏电阻阻值，R∞是温度T趋于无穷时的热敏电阻的阻值。B是热敏电阻的材料常数，T是热力学温度。 热敏电阻对温度变化反应的灵敏度一般由电阻温度系数α来表示，根据定义，电阻温度系数表示为： α= dR T/(R T dT) 由于这类热敏电阻的α值为负，因此被称为负温度系数（NTC）热敏电阻，，这也是最常见的一类热敏电阻。 1数据处理

计算机仿真实验半导体热敏电阻的电阻—温度特性实验报告

半导体热敏电阻的电阻—温度特性 实验原理 1. 半导体热敏电阻的电阻—温度特性：某些金属氧化物半导体（如：Fe3O4、MgCr2O4 等）的电阻与温度的关系满足式（1） RT = R∞ e B T （1） 式中 RT 是温度为 T 时的热敏电阻阻值，R∞ 是 T 趋于无穷时热敏电阻的阻值①，B 是热敏电阻的材料常数， T 为热力学温度。热敏电阻对温度变化反应的灵敏度一般由电阻温度系数α来表示。根据定义，电阻温度系数可由式（2）来决定： α= 1 dRT RT dT （2） 由于这类热敏电阻的α值为负，因此被称为负温度系数（NTC）热敏电阻，这也是最常见的一类热敏电阻。 2. 惠斯通电桥的工作原理半导体热敏电阻的工作阻值范围一般在 1~106Ω，需要较精确测量时常用电桥法，惠斯通电桥是一种应用很广泛的仪器。惠斯通电桥的原理如图 1 所示。四个电阻 R0 、 R1 、R2 和 R x 组成一个四边形，其中 R x 就是待测电阻。在四边形的一对对角 A 和C 之间连接电源；而在另一对对角 B 和 D 之间接入检流计 G。当 B 和 D 两点电势相等时，G 中无电流通过，电桥便达到了平衡。平衡时必 D R1 Rx SG A G C R2 R B E R0 Sb

图 1 惠斯通电桥原理图 图 2 惠斯通电桥面板图 ① 由于(1)式只在某一温度范围内才适用，所以更确切的说R∞ 仅是公式的一个系数，而并非实际 T 趋于无 穷时热敏电阻的阻值。 有 Rx = R1 R R0 ， 1 和 R0 都已知， R x 即可求出。 R0 为标准可变电阻，由有四个旋钮的电 R2 R2 阻箱组成，最小改变量为 1Ω。 R1 称电桥的比率臂，由一个旋钮调节，它采用十进制固定 R2 值，共分 0.001，0.01，0.1，1，10，100，1000 七挡。测量时应选择合适的挡位，保证测量值有 4 位有效数。电桥一般自带检流计，如图 2 所示，如果有特殊的精度要求也可外接检流计，本实验采用外接的检流计来判断电桥的平衡。实验内容 1. 数据测量打开大学物理仿真实验软件，在实验目录中选择“热敏电阻”进入本实验主页面。在实验桌上点击各仿真实验仪器（包括：功率调节器、电炉及热敏电阻、惠斯通电桥、检流计和稳压电源）和说明书，进入相关页面并按照说明了解仪器型号、使用方法及基本性能，对于实验仪器上的所有调节旋钮，其调节方法均为点击鼠标左键反时针转，点击鼠标右键顺时针转。熟悉各实验仪器的使用后，点击“连接导线”进入相关页面，按图 3 接线，其中功率调节器和电炉之间已经连接，不需要再用导线去连。连线正确后点击“开始测量数据”按钮进入测量页面。 检流 + + －检流计 + － + 惠斯通电桥 电源 －

铂电阻随温度变化1

R 17.224 19.337 21.464 23.598 25.731 27.861 29.984 32.101 T 707580859095100105 U 1.02482 1.01525 1.00552 0.99565 0.98564 0.9755 0.95487 0.93383 T 7580859095100110120 y = 2.4702x + 25.367 R2 = 0.9998 050100150200250 3003500 20 40 60 80 100 120 T /K R/Ω T-R y = -84.801x 2-310.42x + 483.16 R2 = 1 050100150200250 3003500 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 T /K U/V T-U 00.010.020.030.040.05 0.060.070 50 100 150 200 250 300 350 T /K R/Ω 样品电阻/Ω

34.20936.31138.40440.49142.56944.64146.70648.76550.818 110115120125130135140145150 0.890720.868730.84650.824040.801380.778550.755540.73238 140150160170180190200210

52.86554.90656.94258.9736163.02265.04167.05569.066 155160165170175180185190195 0.709080.685640.662080.638410.614650.59080.56690.542940.51892 220230240250260270280290300

电阻与温度的关系

电阻与温度的关系 1、导体的电阻与温度有关。 纯金属的电阻随温度的升高电阻增大，温度升高1℃电阻值要增大千分之几。碳和绝缘体的电阻随温度的升高阻值减小。半导体电阻值与温度的关系很大，温度稍有增加电阻值减小很大。 有的合金如康铜和锰铜的电阻与温度变化的关系不大。电阻随温度变化的这几种情况都很用处。利用电阻与温度变化的关系可制造电阻温度计，铂电阻温度计能测量—263℃到1000℃的温度，半导体锗温度计可测量很低的温度。康铜和锰铜是制造标准电阻的好材料。 例如：电灯泡的灯丝用钨丝制造，灯丝正常发光时的电阻要比常温下的电阻大多少？ 钨的电阻随温度升高而增大，温度升高1℃电阻约增大千分之五。灯丝发光时温度约2000℃，所以，电阻值约增大10倍。灯丝发光时的电阻比不发光时大得多，刚接通电路时灯丝电阻 小电流很大，用电设备容易在这瞬间损坏。 2、温度对不同物质的电阻值均有不同的影晌。 导电体——在接近室温的温度，良导体的电阻值，通常与温度成正比: R=R0+aT 上式中的a称为电阻的温度系数。 半导体——未经掺杂的半导体的电阻随温度而下降，两者成几何关系: R=R0×e^(a/T) 有掺杂的半导体变化较为复杂。当温度从绝对零度上升，半导体的电阻先是减少，到了绝大部份的带电粒子 (电子或电洞/空穴) 离开了它们的载体后，电阻会因带电粒子的活动力下降而随温度稍为上升。当温度升得更高，半导体会产生新的载体 (和未经掺杂的半导体一样) ，原有的载体 (因渗杂而产生者) 重要性下降，于是电阻会再度下降。 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，

1)半导体热敏电阻(精)

1）半导体热敏电阻： 是用对热极很敏感的半导体材料制成的电阻，它的电阻值随温度的变化而剧烈的变化。电阻值随温度的升高而变小的，称负温度系数热敏电阻；电阻值随温度的升高而降低的，称正温度系数热敏电阻。 1，结构和种类： 按结构特征可分为直流式和旁热式二类。 直流式热敏电阻一般用金属氧化物粉料挤压成杆状、片状、垫圈状等热敏电阻体阻体，经过1000～1500℃高温烧结后，在阻体的两端或两表面烧附银电 极，然后焊接电极引线和涂附防护层，即成为完整的热敏电阻。 旁热式热敏电阻有一个阻体和一个用金属丝烧制的加热器，阻体和加热器紧紧耦合在一起，但它们之间绝缘，并且密封与真空玻璃管中。当电流通过加 热管时，发出热量使阻体的温度升高，阻体的阻值从而下降或者上升，加热器 对阻体来说是一个加热器。 2，基本特性; 热敏电阻是非线性电阻的一种表现在电阻、温度的指数关系和电压、电流不符合欧姆定律。 在热敏电阻的温度特性曲线中，白银电阻的阻值在100℃时只比0℃时大 1.4倍，负温度系数热敏电阻的温度系数每1℃变化－2﹪～－6﹪范围内，缓慢型正 温度系数的热敏电阻的温度系数为1﹪～10﹪/℃，开关型正温度系数若热敏电阻的 温度系数为10﹪/1℃以上。 热敏电阻的伏安特性是非线性关系，它的伏安曲线是通过坐标原点的曲线，电压、电流、电阻三者的变化不符合欧姆定律，而是指数变化的关系。 3，主要技术指标： A，标称电阻值（R25）：热敏电阻上标出的25℃的电阻值。 B，材料系数（B）：描述负电阻温度系数热敏电阻材料物理特性的一个常数。 B值大小取决于材料的激活能（△E），即B＝△E/2K，式中的K是波尔兹 常数、在工作温度范围内，B值并不是一个严格的常数，随温度的增大而 略微增大。 C，额定功率(PE):热敏电阻在规定的技术条件下，长时连续负荷所允许的消耗功率，在此功率下，电阻体自身的温度不应超过最高的工作温度，即热敏 电阻在规定的技术条件下长时间连续工作所允许的最高温度。 D，测量功率（Pc）：热敏电阻在规定的环境温度下，电阻体受测量电源的加热而引起的电阻值不超过0.1时所消耗的功率。即Pc<(H/1000)，其中H是 耗散因素。 E，时间常数：热敏电阻在无功率状态下，当环境温度突变时，电阻温度变化了由起始温度到最终温度之差的63.2﹪所需要的时间。 F，耗散常数（H）：热敏电阻温度变化1℃所消耗的功率。在工作温度范围内，当环境温度变化时H略有变化、H的大小与热敏电阻的结构形状和所处的 介质种类、状态有关系。 G，加热器电阻（Rt）：旁热式电阻的加热器在规定的温度范围内的电阻值。 H，最大加热电流：旁热式热敏电阻的加热器上允许通过的最大电流。 I，最大加热电流下阻体阻值：旁热式热敏电阻在加热器工作在最大电流时，电阻达到热平衡状态的电阻值。 J，耦合系数（K）：使用不同的加热方法（直热或旁热）使旁热式热敏嗲组的

pt100电阻与温度对应表.

pt100电阻与温度对应表设计原理: pt100是铂热电阻,它的阻值会随着温度的变化而改变。 PT 后的 100即表示它在 0℃时阻值为 100欧姆 ,在 100℃时它的阻值约为 138.5欧姆。它的工业原理 :当PT100在 0摄氏度的时候他的阻值为 100欧姆,它的的阻值会随着温度上升它的阻值是成匀速增涨的。 应用范围: 医疗、电机、工业、温度计算、阻值计算等高精温度设备,应用范围非常之广泛。 PT100分度表 -50度 80.31欧姆 -40度 84.27欧姆 -30度 88.22欧姆 -20度 92.16欧姆 -10度 96.09欧姆 0度 100.00欧姆 10度 103.90欧姆 20度 107.79欧姆 30度 111.67欧姆 40度 115.54欧姆 50度 119.40欧姆

60度 123.24欧姆 70度 127.08欧姆 80度 130.90欧姆 90度 134.71欧姆 100度 138.51欧姆 110度 142.29欧姆 120度 146.07欧姆 130度 149.83欧姆 140度 153.58欧姆 150度 157.33欧姆 160度 161.05欧姆 170度 164.77欧姆 180度 168.48欧姆 190度 172.17欧姆 200度 175.86欧姆 组成的部分 常见的 pt1oo 感温元件有陶瓷元件,玻璃元件,云母元件,它们是由铂丝分别绕在陶瓷骨架, 玻璃骨架,云母骨架上再经过复杂的工艺加工而成 薄膜铂电阻

薄膜铂电阻:用真空沉积的薄膜技术把铂溅射在陶瓷基片上, 膜厚在 2微米以内 , 用玻璃烧结料把 Ni (或 Pd 引线固定,经激光调阻制成薄膜元件。

电阻温度特性

热敏电阻温度特性的研究 一、实验目的 了解和测量热敏电阻阻值与温度的关系 二、实验仪器 YJ-RZ-4A 数字智能化热学综合实验仪、NTC 热敏电阻传感器、Pt100传感器、 数字万用表 三、实验原理 热敏电阻是其电阻值随温度显著变化的一种热敏元件。热敏电阻按其电阻随温度变化的典型特性可分为三类，即负温度系数（NTC ）热敏电阻，正温度系数（PTC ）热敏电阻和临界温度电阻器（CTR ）。PTC 和CTR 型热敏电阻在某些温度范围内，其电阻值会产生急剧变化。适用于某些狭窄温度范围内的一些特殊应用，而NTC 热敏电阻可用于较宽温度范围的测量。热敏电阻的电阻-温度特性曲线如图1所示。 图1 NTC 半导体热敏电阻是由一些金属氧化物，如钴、锰、镍、铜等过渡金属的氧化物，采用不同比例的配方，经高温烧结而成，然后采用不同的封装形式制成珠状、片状、杠状、垫圈状等各种形状。与金属导热电阻比较，NTC 半导体热敏电阻具有以下特点： 1．有很大的负电阻温度系数，因此其温度测量的灵敏度也比较高； 2．体积小，目前最小的珠状热敏电阻的尺寸可达mm 2.0φ，故热容量很小可作为点温 或表面温度以及快速变化温度的测量； 3．具有很大的电阻值（Ω-5 2 1010），因此可以忽略线路导线电阻和接触电阻等的影响，特别适用于远距离的温度测量和控制； 4．制造工艺比较简单，价格便宜。半导体热敏电阻的缺点是温度测量范围较窄。 NTC 半导体热敏电阻具有负温度系数，其电阻值随温度升高而减小，电阻与温度的关系可以用下面的经验公式表示

)/exp(T B A R T = （1） 式中，T R 为在温度为T 时的电阻值，T 为绝对温度（以K 为单位），A 和B 分别为具有电阻量纲和温度量纲，并且与热敏电阻的材料和结构有关的常数。由式（1）可得到当温度为0T 时的电阻值0R ，即 )/exp(00T B A R = （2） 比较式（1）和式（2），可得 )]1 1(exp[0 0T T B A R R T -= （3） 由式（3）可以看出，只要知道常数B 和在温度为0T 时的电阻值0R ，就可以利用式（3）计算在任意温度T 时的T R 值。常数B 可以通过实验来确定。将式（3）两边取对数，则有: )1 1(ln ln 0 0T T B R R T -+= （4） 由式（4）可以看出，T R ln 与 T 1 成线性关系，直线的斜率就是常数B ，热敏电阻的材料常数B 一般在2000—6000K 范围内。 热敏电阻的温度系数T α定义如下 21T B dT dR R T T T -=?= α （5） 由式（5）可以看出，T α是随温度降低而迅速增大。T α决定热敏电阻在全部工作范围内的温度灵敏度。热敏电阻的测温灵敏度比金属热电阻的高很多。例如，B 值为4000K ，当 )20(15.293C K T ?=时，热敏电阻的%7.4=T α 1)(-?C ，约为铂电阻的12倍。 四、实验内容和步骤 1、连接好实验仪器，如图 2、图3所示： 图2 内有加热引线和温度传感器引线 隔热板 恒温腔

有一种半导体材料的电阻值随着温度的变化而明显改变

1．有一种半导体材料的电阻值随着温度的变化而明显改变，用这种材料制作的电阻称为热敏电阻。如图甲所示是某热敏电阻R 的阻值随温度变化的图像，小马同学用该热敏电阻R 和电压表设计了一只测量范围为0～100℃的水温表，如图乙所示是这个水温表的原理图，图中的电压表的量程为0～3V ；定值电阻R 0的阻值为100Ω，要求当水温达到100℃时，电压表的示数达到最大值。请完成下列小题。 （1）根据图像回答该热敏电阻在100℃时的电阻值为多大？ （2）电源电压为多大？ （3）当水温达到100℃时，电源消耗的总功率是多少？ （4）通过计算说明改画的水温表刻度盘上的0℃应该与电压表刻度盘的什么位置对应？ 如图所示为某兴趣小组为学校办公楼空调设计的自动控制装置，R 是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表所示。已知继电器的线圈电阻Ω10=0R ，左边电源电压为6V 恒定不变。当继电器线圈中的电流大于或等于15mA 时，继电器的衔铁被吸合，右边的空调电路正常工作。 温度t /℃ 0 5 10 15 20 25 30 35 40 电阻R /Ω 600 550 500 450 420 390 360 330 300 ⑴请说明该自动控制装置的工作原理。 ⑵计算说明该空调的启动温度是多少？ ⑶为了节省电能，将空调启动温度设定为30℃，控制电路中需要串联多大的电阻？ ⑷改变控制电路的电阻可以给空调设定不同的启动温度，除此之外，请你再提出一种方便可行的调节方案。 24、研究发现：人在饮酒后驾车的应急反应时间是未饮酒时的2～3倍．反应时间是指司机从看到意外情况到踩刹车需要的这段时间；在反应时间内汽车要保持原速前进一段距离，这段距离叫反应距离．如图所示，某人酒后驾车沿 马路直线行驶，车头中央距马路边沿3m ，车在到 R /Ω 100 200 300 400 S R V R 0 甲 乙

半导体二极管的伏安特性及温度特性测绘 预习报告

半导体二极管的伏安特性及温度特性测绘 【实验目的】 1、学习伏安法测量电阻的正确接线方法； 2、掌握测量半导体二极管的正、反特性电表内接与外接的方法和意义； 3、通过作P-N 结的伏安特性曲线，学会正确的作图方法，特别是坐标轴比例的正确选取。 【实验原理】 半导体二极管的伏安特性： 对于某种电子元件，在温度不变的情况下，若改变其加在两端的电压值U 大小，电流值I 也会随之而变化。以电压U 为横坐标，电流I 为纵坐标，可得到一条 曲线，此即这种电子元件的“伏安特性曲 线”。对于通常的金属导体而言，伏安特性 曲线是一条直线，这一类元件我们称之为 “线性元件”。还有就是像我们实验中用到 的半导体二极管一样，其伏安特性曲线不 是直线，我们称之为“非线性元件”，也就 是说，它们的电阻不是一个确定值，其数 值与所加电压有关系。如右图是一个普通 硅二极管的伏安特性曲线： 而本实验也将利用伏安法来测绘一个 二极管的正、反向特性曲线。 半导体二极管的温度特性： 对于通常的金属导体温度特性，其关系符合以下式子： ()???++++=3201t t t R R t γβα （1） 式中t R 对应温度t 时候的电阻，在低温区域，二次项及以上项很小，可以忽略 不计，因此可近似的认为电阻和温度之间是一种线性关系。 半导体材料则不同，它们具有比较复杂的电阻温度关系，其原因是因为它的导电机制较为复杂。一般而言，在高温区域，半导体具有负的电阻温度系数，此时的特性可用指数函数来描述： T B A R t exp = （2） 但在一段温度区域，可近似认为电阻和温度之间符合线性关系，大部分半导体其电阻温度系数为负值。本实验拟采用惠斯通直流单电桥法来测定不同温度下的二极管阻值，并绘制其电阻-温度特性曲线。 210R R R R x = （3）

·半导体温度计的设计实验报告

开放性实验实验报告 半导体温度计的设计 学院：浙江农林大学天目学院 专业：工程技术系 班级：汽车服务081班 姓名：吴仲虎 学号： 200808310225

摘要：本文讨论了通过测量半导体热敏电阻的实验，测得实验数据用Origin 软件分析相关数据画出I-T 图像，了解热敏电阻的电阻——温度特性及测温原理，学习惠斯通电桥的原理及使用方法，学习坐标变换、曲线改直的技巧的问题，同时完成半导体温度计的设计。 关键词：origin 软件 热敏电阻 惠斯通电桥 温度电流 前言 热敏电阻是由对温度非常敏感的半导体陶瓷质工作体构成的元件。与一般常用的金属电阻相比，它有大得多的电阻温度系数值。热敏电阻作为温度传感器具有用料省、成本低、体积小等的优点，它可以简便灵敏地测量微小温度的变化，在很多科学研究领域都有广泛的应用。本实验的目的是：了解热敏电阻的电阻----温度特性及测温原理，学习惠斯通电桥的原理及使用方法，学习坐标变换、曲线改直的技巧。 一 实验仪器： 二 实验原理 热敏电阻的电阻值与温度的关系为 T B Ae R = 其中，A 、B 是与半导体材料有关的常数；T 为绝对温度。根据定义，电阻温度系数为 dT dR R t 1= α 其中， t R 是在温度为t 时的电阻值。 半导体材料做成的热敏电阻的基本特性是它的温度特性, 这种特性与半导体材料的导电机制密切相关。温度越高, 载流子的数目越多, 导电能力越强, 电阻率也就越小。由于半导体中载流子数目随温度升高而按指数规律迅速增加, 因此随着温度的升高, 热敏电阻的阻值将按指数规律迅速减小。 半导体温度计是利用半导体的电阻值随温度急剧变化的特性而制作的，以半导体热敏电阻为传感器，通过测量其电阻值来确定温度的仪器。这种测量方法称为非电量的电测法，为了实现这种方法，采用电学仪器来测量热敏电阻的阻值，还需要了解热敏电阻的伏安特性。

影响导体的电阻的因素——习题及答案

2.6 电阻定律 基础题 1.关于电流和电阻，下列说法中正确的是 ( ) A ．电流方向与导体中电荷的定向移动方向相同 B ．金属导体温度升高时，由于自由电子的热运动加剧，所以电流增大 C ．由R ＝U I 可知，导体的电阻与它两端所加的电压成正比，与通过它的电流成反比 D ．对给定的导线，比值U I 是个定值，它反映导体本身的一种性质 ,2．对于常温下一根阻值为R 的均匀金属丝，下列说法中正确的是 ( ) A ．常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10倍，则电阻变为10R B ．常温下，若将金属丝从中点对折起来，电阻变为1 4 R C ．给金属丝加上的电压逐渐从零增大到U 0，则任一状态下的U I 比值不变 D ．把金属丝温度降低到绝对零度附近，电阻率会突然变为零的现象称为超导现象 3．(2009·南京模拟)温度能明显地影响金属导体和半导体材料的导电性能，在右图中所示的图线分别为某金属导体和某半导体的电阻随温度变化的关系曲线，则 A ．图线1反映半导体材料的电阻随温度的变化关系 B ．图线2反映金属导体的电阻随温度的变化关系 C ．图线1反映金属导体的电阻随温度的变化关系 D ．图线2反映半导体材料的电阻随温度的变化关系 4．将截面均匀、长为l 、电阻为R 的金属导线截去l /n ，再拉长至l ，则导线电阻变为 ( ) A.n －1n R B.1n R C.n n －1 R D ．nR 5．A ，B 两根完全相同的金属裸导体，如果把导体A 均匀拉长到原来的2倍，导体B 对折后结合起来，然后分别加上相同的电压，则它们的电阻之比R A ∶R B 为________，相同时间内通过导体横截面的电量之比Q A ∶Q B 为________． 6．如下图所示，一圈粗细均匀的导线长1200m ，在两端点A 、B 间加上恒定电压时，测得通过导线的电流为0.5A.如剪去BC 段，在A 、C 两端加同样电压时，通过导线的电流变为 0.6A ，则剪去的BC 段多长？ 7．为了测定液体的电阻率，工业上采用一种称为“电导仪”的仪器，其中一个关键部件如图，A 、B 是两片面积为1cm 2的正方形铂片，间距d ＝1cm ，把它们浸没在待测液体中，若通过两根引线加上一定的电压U ＝6V 时，测出电流I ＝1μA ，这种液体的电阻率为多少？

半导体物理第四章习题答案

第四篇 题解-半导体的导电性 刘诺 编 4-1、对于重掺杂半导体和一般掺杂半导体，为何前者的迁移率随温度的变化趋势不同？试加以定性分析。 解：对于重掺杂半导体，在低温时，杂质散射起主体作用，而晶格振动散射与一般掺杂半导体的相比较，影响并不大，所以这时侯随着温度的升高，重掺杂半导体的迁移率反而增加；温度继续增加后，晶格振动散射起主导作用，导致迁移率下降。对一般掺杂半导体，由于杂质浓度较低，电离杂质散射基本可以忽略，起主要作用的是晶格振动散射，所以温度越高，迁移率越低。 4-2、何谓迁移率？影响迁移率的主要因素有哪些？ 解：迁移率是单位电场强度下载流子所获得的漂移速率。影响迁移率的主要因素有能带结构（载流子有效质量）、温度和各种散射机构。 4-3、试定性分析Si 的电阻率与温度的变化关系。 解：Si 的电阻率与温度的变化关系可以分为三个阶段： （1） 温度很低时，电阻率随温度升高而降低。因为这时本征激发极弱，可以 忽略；载流子主要来源于杂质电离，随着温度升高，载流子浓度逐步增加，相应地电离杂质散射也随之增加，从而使得迁移率随温度升高而增大，导致电阻率随温度升高而降低。 （2） 温度进一步增加（含室温），电阻率随温度升高而升高。在这一温度范围 内，杂质已经全部电离，同时本征激发尚不明显，故载流子浓度基本没有变化。对散射起主要作用的是晶格散射，迁移率随温度升高而降低，导致电阻率随温度升高而升高。 （3） 温度再进一步增加，电阻率随温度升高而降低。这时本征激发越来越多， 虽然迁移率随温度升高而降低，但是本征载流子增加很快，其影响大大超过了迁移率降低对电阻率的影响，导致电阻率随温度升高而降低。当然，温度超过器件的最高工作温度时，器件已经不能正常工作了。 4-4、证明当μn ≠μp ，且电子浓度p n i n n μμ/0=，空穴浓度n p i n p μμ/0=时半导体的电导率有最小值，并推导min σ的表达式。 证明： n p i p n i n n n p i p n n n dn d p n n n d d dn d n n p n n q q q i i i μμσσμμμμμμσμσσ σσ q 2//0,00min 22 22 3222 ==== ==- =>==有所以即有极小值故而有极值 时