S-N10接触器

一 温度传感器及热敏元件

温度传感器主要由热敏元件组成。热敏元件品种教多，市场上销售的有双金属片、铜热电阻、铂热电阻、热电偶及半导体热敏电阻等。以半导体热敏电阻为探测元件的温度传感器应用广泛，这是因为在元件允许工作条件范围内，半导体热敏电阻器具有体积小、灵敏度高、精度高的特点，而且制造工艺简单、价格低廉。

1.半导体热敏电阻的工作原理

按温度特性热敏电阻可分为两类，随温度上升电阻增加的为正温度系数热敏电阻，反之为负温度系数热敏电阻。

⑴ 正温度系数热敏电阻的工作原理

此种热敏电阻以钛酸钡（BaTio3）为基本材料，再掺入适量的稀土元素，利用陶瓷工艺高温烧结尔成。纯钛酸钡是一种绝缘材料，但掺入适量的稀土元素如镧（La）和铌（Nb）等以后，变成了半导体材料，被称半导体化钛酸钡。它是一种多晶体材料，晶粒之间存在着晶粒界面，对于导电电子而言，晶粒间界面相当于一个位垒。当温度低时，由于半导体化钛酸钡内电场的作用，导电电子可以很容易越过位垒，所以电阻值较小；当温度升高到居里点温度（即临界温度，此元件的‘温度控制点’ 一般钛酸钡的居里点为120℃）时，内电场受到破坏，不能帮助导电电子越过位垒，所以表现为电阻值的急剧增加。因为这种元件具有未达居里点前电阻随温度变化非常缓慢，具有恒温、调温和自动控温的功能，只发热，不发红，无明火，不易燃烧，电压交、直流3～440V均可，使用寿命长，非常适用于电动机等电器装置的过热探测。

⑵ 负温度系数热敏电阻的工作原理

负温度系数热敏电阻是以氧化锰、氧化钴、氧化镍、氧化铜和氧化铝等金属氧化物为主要原料，采用陶瓷工艺制造而成。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，完全类似于锗、硅晶体材料，体内的载流子（电子和空穴）数目少，电阻较高；温度升高，体内载流子数目增加，自然电阻值降低。负温度系数热敏电阻类型很多，使用区分低温（-60～300℃）、中温（300～600℃）、高温（>600℃）三种，有灵敏度高、稳定性好、响应快、寿命长、价格低等优点，广泛应用于需要定点测温的温度自动控制电路，如冰箱、空调、温室等的温控系统。

热敏电阻与简单的放大电路结合，就可检测千分之一度的温度变化，所以和电子仪表组成测温计，能完成高精度的温度测量。普通用途热敏电阻工作温度为-55℃～+315℃，特殊低温热敏电阻的工作温度低于-55℃，可达-273℃。

2.热敏电阻的型号

我国产热敏电阻是按部颁标准SJ1155-82来制定型号，由四部分组成。

部分：主称，用字母‘M’表示 敏感元件。

第二部分：类别，用字母‘Z’表示正温度系数热敏电阻器，或者用字母‘F’表示负温度系数热敏电阻器。

第三部分：用途或特征，用一位数字（0-9）表示。一般数字‘1’表示普通用途，‘2’表示稳压用途（负温度系数热敏电阻器），‘3’表示微波测量用途（负温度系数热敏电阻器），‘4’表示旁热式（负温度系数热敏电阻器），‘5’表示测温用途，‘6’表示控温用途，‘7’表示消磁用途（正温度系数热敏电阻器），‘8’表示线性型（负温度系数热敏电阻器），‘9’表示恒温型（正温度系数热敏电阻器），‘0’表示特殊型（负温度系数热敏电阻器）

第四部分：序号，也由数字表示，代表规格、性能。

往往厂家出于区别本系列产品的特殊需要，在序号后加‘派生序号’，由字母、数字和‘-’号组合而成。

例： M Z 1 1

3.热敏电阻器的主要参数

各种热敏电阻器的工作条件一定要在其出厂参数允许范围之内。热敏电阻的主要参数有十余项：标称电阻值、使用环境温度（工作温度）、测量功率、额定功率、标称电压（工作电压）、工作电流、温度系数、材料常数、时间常数等。其中标称电阻值是在25℃零功率时的电阻值，实际上总有一定误差，应在±10%之内。普通热敏电阻的工作温度范围较大，可根据需要从-55℃到+315℃选择，值得注意的是，不同型号热敏电阻的工作温度差异很大，如MF11片状负温度系数热敏电阻器为+125℃，而MF53-1仅为+70℃，学生实验时应注意（一般不要超过50℃）。

4 实验用热敏电阻选择

普通用途负温度系数热敏电阻器，因它随温度变化一般比正温度系数热敏电阻器易观察，电阻值连续下降明显。若选正温度系数热敏电阻器，实验温度应在该元件居里点温度附近。

例MF11普通负温度系数热敏电阻器参数

主要技术参数名称 参数值 MF11热敏电阻符号外形图

标称阻值（kΩ） 10～15 片状外形 符号

额定功率 （W） 0.25 

材料常数B范围（k） 1980～3630 

温度系数（10-2/℃） -（2.23～4.09） 

耗散系数（mW/℃） ≥5 

时间常数（s） ≤30 

工作温度（℃） 125 

粗测热敏电阻的值，宜选用量程适中且通过热敏电阻测量电流较小万用表。若热敏电阻10kΩ左右，可以选用MF10型万用表，将其挡位开关拨到欧姆挡R×100，用鳄鱼夹代替表笔分别夹住热敏电阻的两引脚。在环境温度明显低于体温时，读数10.2k ,用手捏住热敏电阻，可看到表针指示的阻值逐渐减小；松开手后，阻值加大，逐渐复原。这样的热敏电阻可以选用（工作温度100℃左右）。

几种实用测温传感器 

a空调内专用温控传感器：热敏元件封在铜金属中。 

b 气温测量传感器

二 光传感器及光敏元件

光传感器主要由光敏元件组成。目前光敏元件发展迅速、品种繁多、应用广泛。市场出售的有光敏电阻器、光电二极管、光电三极管、光电耦合器和光电池等。

1.光敏电阻器

光敏电阻器由能透光的半导体光电晶体构成 ，因半导体光电晶体成分不同，又分为可见光光敏电阻（硫化镉晶体）、红外光光敏电阻（砷化镓晶体）、和紫外光光敏电阻（硫化锌晶体）。当敏感波长的光照半导体光电晶体表面，晶体内载流子增加，使其电导率增加（即电阻减小）。

光敏电阻的主要参数：

◆光电流 、亮阻：在一定外加电压下，当有光（100lx照度）照射时，流过光敏电阻的电流称光电流；外加电压与该电流之比为亮阻，一般几kΩ～几十kΩ。

◆暗电流、暗阻：在一定外加电压下，当无光（ 0 lx照度）照射时，流过光敏电阻的电流称暗电流；外加电压与该电流之比为暗阻，一般几百kΩ～几千kΩ以上。

◆工作电压：一般几十伏至上百伏。

◆环境温度：一般-25℃至 +55℃，有的型号可以-40℃至+70℃。

◆额定功率（功耗）：光敏电阻的亮电流与外电压乘积；可有5mW至300mW多种规格选择。

◆光敏电阻的主要参数还有响应时间、灵敏度、光谱响应、光照特性、温度系数、伏安特性等。

值得注意的是，光照特性（随光照强度变化的特性）、温度系数（随温度变化的特性）、伏安特性不是线性的，如以CdS（硫化镉）光敏电阻的光阻有时随温度的增加而增大，有时随温度的增加又变小。

硫化镉光敏电阻器的参数：

型号规格 MG41-22 MG42-16 MG44-02 MG45-52

环境温度（℃） -40～+60 -25～+55 -40～+70 -40～+70

额定功率（mW） 20 10 5 200

亮阻，100lx（kΩ） ≤2 ≤50 ≤2 ≤2

暗阻， 0lx（MΩ） ≥1 ≥10 ≥0.2 ≥1

响应时间 （ms） ≤20 ≤20 ≤20 ≤20 

工作电压（v） 100 50 20 250