电阻的温度系数VIP专享VIP免费

实验七电阻的温度系数TemperatureCoefficientofResistance一、目的（object）物质在不同温度下操作时，根据不同的物理机制主导会显现出相对应之电阻，如金属、半导体或超导体等物质。测量铜（copper）的电阻温度系数。测量NTC（负温度系數negativetemperaturecoefficient）热敏电阻（thermister）的电阻温度系数。比較铜（copper）和NTC（负温度系數negativetemperaturecoefficient）热敏电阻（thermister）之电阻温度系数间的差异。二、理论（theory）一般而言，影响导电体（electricconductor）电阻值（resistancevalue）的主要因素有两个：(1)自由载子（freecarrier）在运动中与晶格（crystallattice）的碰撞机率（影响较小）。(2)自由载子在导电体内的密度（影响较大）。金属导体（metalconductor）金属导体（metalconductor）：在有限的温度范围内，其自由电子（freeelectron）的密度，不会有所改变，所以其电阻值随温度的变化，完全由自由电子在漂移运动（drift）中与晶格碰撞的机率来控制，当温度升高时，晶格振动加大，使自由电子与其碰撞的机率升高，故电阻值上升有正温度系数。金属导體之电阻其电阻与温度间的关系如下式所示：R(T)＝R0〔1＋α（T－T0…）〕…………………(1)式中R(T)：导体在温度T时之电阻值R0：导体在T0时的电阻值α：导体在温度T0时的电阻温度系数热敏电阻热敏电阻：(1)热敏电阻的导电现象十分复杂，导电的基本结构，是由同种金属中，不同原子价（valence）的正离子，相互间在晶格中移动所产生。例如：（等效于正电荷左移一个晶格）(2)因为金属离子（metalion），在晶格间的移动，随着温度的上升，加大了发生机率（等效于加大了导电体中载子的密度），所以电阻反而大幅下降，2i3i3i2iNNNN热敏电阻热敏电阻：(3)热阻体的电阻和绝对温度T间，有以下近似的关系：…………………………..(2)式中R(T)：热敏电阻在绝对温度T时之阻值R0：热敏电阻在绝对温度298.2K（25℃）T0：绝对温度298.2Kα：热敏电阻的温度系数TTeRTR1100)(热敏电阻热敏电阻：(4)将公式(2)两端取ln值，则：.............………..(3)（与Y＝Y0＋αX对照）表示热敏电阻之ln值，与绝对温度的倒数间有直线关系，此直线的斜率即为α值。TTRTR11ln-)(ln00热敏电阻热敏电阻：(5)现在商品化的对象，工作温度范围约在－50℃到350℃之间，要有较高的〝初始阻值（initialresistance）〞R0，及较低的温度系数α。凯尔文电桥凯尔文电橋(Kelvindoublebridge)的四端测电阻法，专门用来测量低电阻与其微小变化，而其操作程序、线路设计与原理，如18页所示，图中Rx表示待测电阻，VR(Rv)表示可变电阻。当电桥达成平衡时，按下Test钮，电压计显示为0，此时待测电阻Rx值为Rx=比例×Rv比例=BrA图一惠斯通双电桥液晶显示器比例按钮三、方法（method）利用加热锅，同时加热铜线与热敏电阻，经由与二者相接触的温度计测量温度。因为铜线电阻小，电阻值随温度的变化亦小，故需要用双电桥电路，精确测量其电阻到小数点第二位。但热敏电阻有很大的负温度系数，电阻值随温度变化的范围很大，直接由三用电表（multimeter）奥姆档，测其阻值即可。四、注意事项（notes）加热锅的内外锅勿加水，以免漏（触）电并造成仪器损毁。各线路连接线勿碰触加热锅，以免实验中因加热锅高温而导致连接线外皮（绝缘层）烧融。五、问题与讨论商品化的热敏电阻电子组件中，电阻对温度之变化曲线常用到的有哪些形态?电阻对于物体之几何结构会有相依性吗?