半导体温度计的设计与制作实验报告.docx
试验题目：半导体温度计的设计勺制作试验目的：测试温度在 20-70 C 的范围内，选用适宜的热敏电阻和非平衡电桥线路或选用你认为更好 的测温电路来设计一半导体温度计。试验原理：1半导体温度计就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。这种测量方法为非电量的电测法。2由于金属氧化物半导体的电阻值对温度的反响很灵敏参见试验，因此可以作为为实现非电量的电测法，承受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。由图 1 可知，在 Vl 曲线的起始局部，曲线接近线性，此时，热敏电阻的阻值主要与外界温度有矢， 电流的影响可以无视不计。3半导体温度计测温电路的原理图如图2 所示，当电桥平衡时，R2R虽 1幔电俎&姿特性曲驟表的指示必为零，此时应满足条件R；，假设取 R=R，贝UR3的数值即为 RT 的数值。平衡后，假设电桥某一臂的电阻又发生转变如 RT那么平衡将受到破坏，微安计中将有电流流过， 的电流的大小直接反映了热敏电阻的阻值的大小。微安计中4当热敏电阻的阻值在测温量程的下限R时，要求微安计的读数为零即 IG=O,此时电桥处于平衡状态，满足平衡条件。假设取 R 匸 R,那么 R=RTI，即矗就是热敏电阻处在测温量程的下限温度时的 电阻值，由此也就打算了F3 的电阻值。5当温度增加时，热敏电阻的电阻值就会减小，电桥消灭不平衡，在微安计中就有电流流过。当热敏电阻处在测温量程的上限温度电阻值 RT2 时，要求微安计的读数为满刻度。由于IT I G，那么加在电桥两端上的电压 VCD 近似有：VCDIT(RSR)(1)依据图 2的电桥电路，由基尔霍夫方程组可以求出R2RT2R1 R2R1 R2R3 RT2R3 RT2VCDR R2R3 RT2由于 R=R2、R3=RTI,整理后有 Rl 葩36般加在电桥两端的电压1 G2RT1RT2RT1 RT2VCD 比所选定的电池的电动势要低些，为了保证电桥两端所需的电压，通常在电源电路中串联一个可变电阻器R,它的电阻值应依据电桥电路中的总电流来选择。试验内容：1 在坐标纸上绘出热敏电阻的电阻温度曲线，确定所设计的半导体温度计的下限温度20C所对应的电阻值和上限温度<700 所对应的电阻值忠。再由热敏电阻的伏安特 性曲线确定最大工作电流 IT。依据试验中承受的热敏电阻的实际状况，选取 VCD=1V,它可以保证 热敏电阻工作在它的伏安特，性曲线的直线局部。2 令 R3=RTI,即测量温度的下限电阻值，由式3计算出桥臂电阻 R 和 R2 的电阻值。式中为 量程上限温度的电阻值；FG 为微安表的内阻。留意正确使用电烙铁，学会焊接，防止重焊、虚焊、漏焊、断路。焊接时电流计“ +端与 E 处要最终连接，以免损坏电表。3 生疏线路原理图图 2和底版配置图图 3，比照试验所用 件、位置及线路的连接方向。4 5标定温度计心放在 1 挡,1 Ri 和 R 的调整和测量：幵矢置于1 挡，拨下 E 处接线，断开安计，用多用表检查 R 和艮，使之阻值到达式3的计算值 可以取比计算值略小的整数？。2将电阻箱接入接线柱 A 和 B,用它代替热敏电阻，开矢置于 3 位 置，令电阻箱的阻值为测量下限温度应的 Rn,调整电位器20C所对使电表指示为零留意，在以后调整过程中，艮保持不变。然后，使电阻箱的阻值为上限温度70C所对应的 RT2,调整电位器 R,使微安计满量程。开矢置于 2 挡，调整电位器，FU，使微安计满量程，这时, F4=FT2 o 其目的？4)开尖置于 3 挡，从热敏电阻的电阻温度特性曲线上读出温度20C70 C,每隔 5 C 读一个电阻值。电阻箱逐次选择前面所取的电阻值，读出微安计的电流读6结数用果实I。际将热图敏4电的阻表代盘替刻电度阻改箱成，温整度个的局刻部度就。是另经外过，定作标出的对半应导的体I-温T度曲计线。并用与此表温盘度刻计度测比量拟两。个恒温状 态的试验器材：热敏温电度阻、如待焊接的电路板、微3安5 C表>、5电5C阻器o、读电出烙半铁导、体电温阻度箱计、和电恒池温、水导浴线自、身万的用温表度、，恒比较其图 5 R-T 曲线温水浴试验桌号：9 号T/C R/Q T/CR/Q Rg=3730Q15311850895g=50 卩20254555756Ucd=1V25210660643计算得3035404517881475125210516570755524754131=R>=5448试验数据与数据处理:T/C R/Q1/口 A20254522.521206252084727.518801030164514.532.5162015351475018T/C R/Q“A37.5138420.24012522442.5116825.84510512947.596431.2508953352.584034.4T/C R/Q“A5575636.257.570039606434162.560442.46555244.267.5508467047550表 2T-R-I三者之间的矢系实际测量恒温水浴的状况为：35.3 CT，电流为 18.2 卩 A; 54.9 C 下，电流为 36.0 卩 A;室温为 14.2 卩 A;体温为 20.2 卩 A 数据处理：将I 的矢系作成曲线如下图 6TI 曲线依据上图可以读出，在 35.3 C 时，对应的电流大约是 18.2 卩 A;在 54.9 C 时，对应的电流大约是 36.4 卩 A,这两个数据和实际测量所得到的值吻合得比较好，可以认为试验中的温度标定是成功的。所测定的室温是 31.2 C,手掌温度为 37.5 Co 给出设计制作温度计的相对误差？依据实际状况，所测的手掌温度偏高，缘由可能是标定微安表时，由于是估读，37.5 C 所对应的读数偏低，而测手掌温度时读数偏大，导致了肯定的偏差。还有可能和试验当天本人的手掌比较烫有尖。试验中误差的来源主要是电桥中对 R 和甩电阻标定，和对微安表的读数，而且试验所给的中存在肯定误差。用万用表测 35.3 C 水中的热敏电阻的阻值比所给的阻值大。实际的温度电阻矢系的测定。R、T 尖系最大的误差来源于对热敏电阻思考题：为什么在测 R 和 R 时，需将开尖置于 1 档，拔下 E 处接线，断开微安表?答：这样做的目的是使两个电阻从电路中断开，从而能够准确得到两个电阻的阻值，假设没有这样做，那 么测量时会并联上别的电阻或测的是别的电阻阻值。
