范围一般为―50～150℃。
铜电阻的阻值与温度之间的关系为
Rt R0 (1 t)
• 优 点：
•
温度范围内线性关系好，灵敏度比铂电阻高，容易提纯、
加工，价格便宜，复制性能好。
• 缺 点：
•
易于氧化，一般只用于150℃以下的低温测量和没有水分
及无侵蚀性介质的温度测量。
•
与铂相比，铜的电阻率低，所以铜电阻的体积较大。
T0——环境温度； △T——热敏电阻的温升。
三、 热敏电阻的外形
MF12型 NTC热敏电阻
聚脂塑料封装热敏 电阻
其他形式的热敏电阻
玻璃封装 NTC热敏电阻
MF58 型热敏电阻
其他形式的热敏电阻
带安装孔的热敏电阻 大功率PTC热敏电阻
其他形式的热敏电阻（续）
贴片式NTC热敏 电阻
其他形式的热敏电阻（续）
4．稳定性好
商品化产品已有30多年历史，加之近年在材料与工艺上不 断得到改进。据报道，在0.01℃的小温度范围内，其稳定性可 达0.0002℃的精度。相比之下，优于其它各种温度传感器。
5．原料资源丰富，价格低廉
烧结表面均已经玻璃封装。故可用于较恶劣环境条件；另 外由于热敏电阻材料的迁移率很小，故其性能受磁场影响很小， 这是十分可贵的特点。
• 应用范围很广，可在宇宙航船、医学、工业及家 用电器等方面用作测温、控温、温度补偿、流速测量、 液面指示等。
一、金属热电阻传感器
• 工业广泛使用，－200～+500℃范围温度测量。 • 在特殊情况下，测量的低温端可达3.4K，甚至更低，
1K左右。高温端可测到1000℃。 • 温度测量的特点：精度高、适于测低温。 • 传感器的测量电路：经常使用电桥 • 精度较高的是自动电桥。 • 为消除由于连接导线电阻随环境温度变化而造成的测
RT/Ω 106 105
104
2
3
4
103 1
102
101
100 铂丝 0 40 60 120 160 温度T/ºC
热敏电阻的电阻--温度特性曲线 1-NTC；2-CTR； 3-4 PTC
热敏电阻材料的分类（1）
大分类
小分类
代表例子
NTC
单晶 多晶
玻璃
金刚石、Ge、Si
迁移金属氧化物复合烧 结体 、无缺陷形金属氧 化烧结体多结晶单体 、 固溶体形多结晶氧化物 SiC系
2. 温度传感器的种类及特点
接触式温度传感器 非接触式温度传感器
接触式温度传感器的特点：传感器直接与被测物体接触进 行温度测量，由于被测物体的热量传递给传感器，降低了 被测物体温度，特别是被测物体热容量较小时，测量精度 较低。因此采用这种方式要测得物体的真实温度的前提条 件是被测物体的热容量要足够大。
热力学温标 国际实用温标 摄氏温标 华氏温标
二、温度传感器的特点与分类
1 温度传感器的物理原理(11)
随物体的热膨胀相对变化而引起的体积变化；
蒸气压的温度变化； 电极的温度变化 热电偶产生的电动势； 光电效应 热电效应 介电常数、导磁率的温度变化； 物质的变色、融解； 强性振动温度变化； 热放射； 热噪声。
量误差，常采用三线制和四线制连接法。
三线制
工业用热电阻一般采用三线制
G——检流计，R1 ，R2 ，R3——固定电阻， R a——零位调节电阻， R t ——热电阻
热电阻测温电桥的三线制接法
四线制接法
精密测量中，采用四线制接法
r1 r2 r3 r4

1 T

1 T0

热敏电阻的电阻温度系数
• 热敏电阻在其本身温度变化1℃时，电阻值的相对变化量
1 dRT B
RT dT
T2
B和α值是表征热敏电阻材料性能的两个重要参数， 热敏电阻的电阻温度系数比金属丝的高很多， 所以它的灵敏度很高。
2、伏安特性（U—I）
热敏电阻器伏安特性表示加在其两端的电压和通过的电流， 在热敏电阻器和周围介质热平衡（即加在元件上的电功率和耗 散功率相等）时的互相关系。
MF58型（珠形）高精度 负温度系数热敏电阻
MF5A-3型热敏电阻
非标热敏电阻
非标热敏电阻（续）
非标热敏电阻（续）
热敏电阻温度面板表
热敏电 阻
LCD
热敏电阻体温表
§2.2.3 热电阻式传感器的应用
• 金属热电阻传感器
•
－200～+500℃范围的温度测量
•
特点：精度高、适于测低温。
• 半导体热敏电阻传感器
U/V Um
b
a
U0
β
c d
该曲线是在环境温度为T0时的静态介 质中测出的静态U—I曲线。
热敏电阻的端电压UT和通过它的电流 I有如下关系：
α
UT

IRT

IR0
exp
BN

1 T

1 T0


IR0
exp
BN

T T T0

I0 Im
I/mA
NTC热敏电阻的静态伏安特性
（二）热敏电阻的分类
热敏电阻的种类很多，分类方法也不相同。按热敏电阻的 阻值与温度关系这一重要特性可分为：
1．正温度系数热敏电阻器（PTC） 电阻值随温度升高而增大的电阻器，简称PTC热敏阻器。 它的主要材料是掺杂的BaTiO3半导体陶瓷。 2．负温度系数热敏电阻器（NTC） 电阻值随温度升高而下降的热敏电阻器简称NTC热敏电阻 器。它的材料主要是一些过渡金属氧化物半导体陶瓷。 3．突变型负温度系数热敏电阻器（CTR） 该类电阻器的电阻值在某特定温度范围内随温度升高而降低 3～4个数量级，即具有很大负温度系数。其主要材料是VO2并 添加一些金属氧化物。

T
0
0
式中 RT , R0——热敏电阻在绝对温度T，T0时的阻值(R)； T0, T ——介质的起始温度和变化温度（K）； t0 , t ——介质的起始温度和变化温度（℃）； B ——热敏电阻材料常数，一般为2000～6000K， 其大小取决于热敏电阻的材料。
B
ln

RT R0

第二章 温度传感器
§2.1 概 §2.2 §2.3 §2.4
论 热电阻温度传感器 热电偶温度传感器 温度传感器在汽车上的应用
§2.1 概 论
一、温度的基本概念
热平衡：温度是描述热平衡系统冷热程度的物理量。 分子物理学：温度反映了物体内部分子无规则运动的剧 烈程度。 能量：温度是描述系统不同自由度间能量分配状况的物 理量。 表示温度大小的尺度是温度的标尺，简称温标。
§2.2.1 金属热电阻
一、 常用热电阻
• ⑴ 铂热电阻
•
主要作为标准电阻温度计，广泛应用于温度基准、标准的传递。
•
长时间稳定的复现性可达10-4 K ，是目前测温复现性最好的一种温
度计。
铂电阻的精度与铂的提纯程度有关电阻比W (100 ) R100 R0
W（100）越高，表示铂丝纯度越高，国际实用温标规定，作为基准 器的铂电阻，W（100）≥1.3925，目前技术水平已达到W（100）＝ 1.3930，工业用铂电阻的纯度W（100）为1.387～1.390。
±5℃ 体集成电路传感器、可控硅
§2.2 热电阻式传感器
• 热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻率随温 度变化而变化的原理制成的，实现了将温度变化 转化为元件电阻的变化。
• 按其制造材料来分，有金属（铂、铜、镍）热电 阻及半导体热电阻（热敏电阻）。
作为热电阻的材料要求：
• 电阻温度系数要大，以提高热电阻的灵敏度； • 电阻率尽可能大，以便减小电阻体尺寸； • 热容量要小，以便提高热电阻的响应速度； • 在测量范围内，应具有稳定的物理和化学性能； • 电阻与温度的关系最好接近于线性； • 应有良好的可加工性，且价格便宜。 • 使用最广泛的热电阻材料是铂和铜 。
热电阻的主要技术性能
二、 热电阻的结构
普 通 工 业 用 热 电 阻 式 温 度 传 感 器
铜热电阻结构示意图 铂热电阻结构示意图
§2.2.2 半导体热敏电阻
•
热敏电阻是利用某种半导体材料的电阻率随温度变化
而变化的性质制成的，由金属氧化物和化合物按不同的配
方比例烧结。
一、热敏电阻的特点与分类
低温用 传感器
-250～0℃
晶体管、热敏电阻、 压力式玻璃温度计
极低温用 传感器
-270～-250℃
BaSrTiO3陶瓷
热电偶、测温电阻器、热敏电阻、感温铁氧体、石英晶体振 动器、双金属温度计、压力式温度计、玻璃制温度计、辐射 传感器、晶体管、二极管、半导体集成电路传感器、可控硅
温度传感器分类(2)
V、P、（Ba·Sr）氧化物 Ag2S–CuS
二、NTC热敏电阻的主要特性
• 1、 温度特性 • 2、 伏安特性
1、 温度特性
NTC型热敏电阻具有负温度系数，成指数关系，
电阻-温度特性为：
R R e R e B

1 T
1
T0

B

1 273 t

1 273 t0
（一）热敏电阻的特点
1．电阻温度系数的范围宽 有正、负温度系数和在某一特定温度区域内阻值突变的三
种热敏电阻元件。电阻温度系数的绝对值比金属大10～100倍左 右。
2．材料加工容易、性能好 可根据使用要求加工成各种形状，特别是能够作到小型化。 目前，最小的珠状热敏电阻其直径仅为 0.2mm。 3．阻值在1～10M之间可供自由选择 使用时，一般可不必考虑线路引线电阻的影响；由于其功 耗小、故不需采取冷端温度补偿，所以适合于远距离测温和控 温使用。