第6章熱電式傳感器

第六章熱電式傳感器簡(jiǎn)介熱電式傳感器是一種將溫度變化轉(zhuǎn)換為電量變化的傳感器。它是利用測(cè)溫敏感元件的電或磁的參數(shù)隨溫度變化而改變的特性，將溫度變化轉(zhuǎn)換為電量變化達(dá)到測(cè)量溫度的目的。熱電式傳感器所基于的物理原理主要有：熱電效應(yīng)、熱阻效應(yīng)、熱輻射、介電常數(shù)和導(dǎo)磁率隨溫度變化的特性。熱電偶-利用熱電效應(yīng)將溫度轉(zhuǎn)換為電勢(shì)變化的熱電式傳感器。熱電阻-利用熱阻效應(yīng)將溫度轉(zhuǎn)換為金屬材料的電阻變化的熱電式傳感器。熱敏電阻-利用熱阻效應(yīng)將溫度轉(zhuǎn)換為半導(dǎo)體材料的電阻變化的熱電式傳感器。PN結(jié)型溫度傳感器-利用半導(dǎo)體PN結(jié)與溫度的關(guān)系制成。輻射高溫計(jì)-利用熱輻射原理制成。主要內(nèi)容6.1熱電偶6.2熱電阻6.3熱敏電阻6.4PN結(jié)溫度傳感器6.5熱電式傳感器的應(yīng)用熱電效應(yīng)及其熱電偶基本原理6.1熱電偶6.1.1熱電偶的工作原理

當(dāng)有兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組成一個(gè)回路，其兩端相互連接時(shí)，只要兩結(jié)點(diǎn)處的溫度不同，一端溫度為T，稱為工作端或熱端，另一端溫度為T0

，稱為自由端（也稱參考端）或冷端，回路中將產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)的方向和大小與導(dǎo)體的材料及兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)。這種現(xiàn)象稱為“熱電效應(yīng)”，兩種導(dǎo)體組成的回路稱為“熱電偶”，這兩種導(dǎo)體稱為“熱電極”，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)則稱為“熱電勢(shì)”，用EAB(T,T0

)表示

。熱電勢(shì)由兩部分電勢(shì)組成，一部分是兩種導(dǎo)體的接觸電勢(shì)，另一部分是單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)。

（一）接觸電勢(shì)含義：由于兩種不同導(dǎo)體的自由電子密度不同,而在接觸處形成的電動(dòng)勢(shì)。AB＋＋＋－－－eAB(T)機(jī)理：接觸面上自由電子密度不同發(fā)生電子擴(kuò)散；電子擴(kuò)散速率與兩導(dǎo)體的電子密度有關(guān)，并和接觸區(qū)的溫度成正比。若nA>nB,則在接觸面上由A擴(kuò)散到B的電子比由B擴(kuò)散到A的電子數(shù)多。導(dǎo)體A失去電子帶正電荷，導(dǎo)體B獲得電子而帶負(fù)荷，在A，B的接觸面便形成一個(gè)從A到B的靜電場(chǎng)。這個(gè)電場(chǎng)阻礙了電子的繼續(xù)擴(kuò)散，當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，在接觸區(qū)形成一個(gè)穩(wěn)定的電位差，即接觸電勢(shì)。

（一）接觸電勢(shì)兩接點(diǎn)的接觸電勢(shì)eAB(T)和eAB（T0）可表示為

eAB(T)，eAB(T0)——導(dǎo)體A、B節(jié)點(diǎn)在溫度T和T0時(shí)形成的接觸電動(dòng)勢(shì)；e——電子電荷，e=1.6×10-19C；K——波爾茲曼常數(shù)，

K=1.38×10-23J/K；NAT、NBT

——導(dǎo)體A、B在溫度為T時(shí)的電子密度。接觸電勢(shì)的大小與溫度高低及導(dǎo)體中的電子密度有關(guān)。(二)溫差電勢(shì)AeA(T,To)ToT溫差電勢(shì)原理圖eA(T，T0)——導(dǎo)體A兩端溫度為T、T0時(shí)形成的溫差電動(dòng)勢(shì)；T，T0——高低端的絕對(duì)溫度；σA——湯姆遜系數(shù)，表示導(dǎo)體A兩端的溫度差為1℃時(shí)所產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢(shì)，例如在0℃時(shí)，銅的σ=2μV/℃。含義：同一導(dǎo)體的兩端因其溫度不同而產(chǎn)生的一種電動(dòng)勢(shì)。大小表示：(二)溫差電動(dòng)勢(shì)機(jī)理：高溫端的電子能量要比低溫端的電子能量大，因而從高溫端向低溫端擴(kuò)散的電子數(shù)比從低溫端擴(kuò)散到高溫端的要多，結(jié)果高溫端因失去電子而帶正電，低溫端因獲得電子而帶負(fù)電，從而形成一個(gè)靜電場(chǎng)。該電場(chǎng)阻礙了電子的繼續(xù)擴(kuò)散，當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，在導(dǎo)體兩端便形成溫差電動(dòng)勢(shì)。（三）熱電偶回路中產(chǎn)生的總熱電勢(shì)NAT、NAT0——導(dǎo)體A在節(jié)點(diǎn)溫度為T和T0時(shí)的電子密度(m-3)；NBT、NBT0——導(dǎo)體B在節(jié)點(diǎn)溫度為T和T0時(shí)的電子密度(m-3)；σA

、σB——導(dǎo)體A和B的湯姆遜系數(shù)（V/℃）。由于在金屬中自由電子數(shù)目很多，溫度對(duì)自由電子密度的影響很小，故溫差電動(dòng)勢(shì)可以忽略不計(jì)，在熱電偶回路中起主要作用的是接觸電動(dòng)勢(shì)。NAT和NAT0可記做NA，NBT和NBT0可記做NB

，則有在標(biāo)定熱電偶時(shí)，一般使T0為常數(shù)，即EAB(T0)=f（T0）=C(常數(shù))，則(6-6)(6-5)結(jié)論當(dāng)熱電偶回路的一個(gè)端點(diǎn)（冷端）保持溫度不變時(shí)，熱電偶回路總的熱電動(dòng)勢(shì)EAB(T,T0)只隨另一端（熱端）的溫度的變化而變化。這樣，回路總的熱電動(dòng)勢(shì)就可以看成為T的函數(shù)。對(duì)于各種不同金屬組成的熱電偶，溫度與熱電動(dòng)勢(shì)的函數(shù)關(guān)系是不一樣的。在工程應(yīng)用中，常用實(shí)驗(yàn)的方法得出不同熱電偶的溫度與熱電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系，并做成表格或繪制成曲線。一般稱為分度表。①熱電偶回路的熱電動(dòng)勢(shì)只與組成熱電偶的材料及兩端接點(diǎn)的溫度有關(guān)；與熱電偶的長(zhǎng)度、粗細(xì)、形狀無關(guān)。2.熱電偶基本性質(zhì)②只有用不同性質(zhì)的材料才能組合成熱電偶，相同材料不會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。因?yàn)楫?dāng)A、B兩種導(dǎo)體是同一種材料時(shí)，ln（NA/NB）=0，所以EAB（T，T0）=0。③只有當(dāng)熱電偶兩端溫度不同時(shí)，不同材料組成的熱電偶才能有熱電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生；當(dāng)熱電偶兩端溫度相同時(shí)，不同材料組成的熱電偶也不產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，即EAB（T，T0）=0。④導(dǎo)體材料確定后，熱電動(dòng)勢(shì)的大小只與熱電偶兩端的溫度有關(guān)。如果使eAB（T0）=常數(shù)，則回路熱電動(dòng)勢(shì)EAB（T，T0

）就只與溫度T有關(guān)，而且是T的單值函數(shù)，這就是利用熱電偶測(cè)溫的基本原理。⑤對(duì)于有幾種不同材料串聯(lián)組成的閉合回路，若各接點(diǎn)溫度分別為T1、T2……TN

，閉合回路總的熱電動(dòng)勢(shì)為：3.熱電偶基本定律(1)均質(zhì)導(dǎo)體定律如果熱電偶回路中的兩個(gè)熱電極材料相同，無論兩接點(diǎn)的溫度如何，熱電動(dòng)勢(shì)均為零；反之，如果有熱電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，兩個(gè)熱電極的材料則一定是不同的。根據(jù)這一定律，可以檢驗(yàn)兩個(gè)熱電極材料的成分是否相同(稱為同名極檢驗(yàn)法)，也可以檢查熱電極材料的均勻性。(2)中間導(dǎo)體定律在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體C，只要第三種導(dǎo)體的兩接點(diǎn)溫度相同，則回路中總的熱電動(dòng)勢(shì)不變。右圖回路中的總電動(dòng)勢(shì)為：T0T0BTAC如果回路中三個(gè)接點(diǎn)的溫度都相同，即T＝T0，則回路總電動(dòng)勢(shì)必為零，即：即則如果按右圖接入第三種導(dǎo)體C，則回路中的總電動(dòng)勢(shì)為：T1CT0T1TBA而所以(3)標(biāo)準(zhǔn)電極定律如果兩種導(dǎo)體分別與第三種導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)已知，則由這兩種導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)也就可知。T0TEAB(T,T0)ABT0TEAC(T,T0)ACT0TEBC(T,T0)BC兩式相減得：——（6-13）若一個(gè)熱電偶由A、B、C三種導(dǎo)體組成，且回路中三個(gè)接點(diǎn)的溫度都相同，則回路總電動(dòng)勢(shì)必為零，即：或即導(dǎo)體A與B組成的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)也可知。代入（6-13）式可得：解：由標(biāo)準(zhǔn)電極定律，鎳鉻和考銅熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)應(yīng)等于鎳鉻合金與純鉑熱電偶和考銅與純鉑熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)的差，即例6-1熱端為100℃、冷端為0℃時(shí)，鎳鉻合金與純鉑組成的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)為2.95mV，而考銅與純鉑組成的熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)為-4.0mV，求鎳鉻和考銅組合而成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)。2.95mV-(-4.0mV)=6.95mVBBATnTT0

AAB(4)中間溫度定律熱電偶在兩接點(diǎn)溫度分別為T、T0時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)等于該熱電偶在接點(diǎn)溫度分別為T、Tn和接點(diǎn)溫度分別為Tn、T0時(shí)的相應(yīng)熱電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和。證明：即：對(duì)于冷端溫度不是零度時(shí)，熱電偶如何制定分度表的問題提供了依據(jù)。

當(dāng)Tn=0℃時(shí)，則：上式說明：只要A、B組成的熱電偶在冷端溫度為零時(shí)的“熱電動(dòng)勢(shì)—溫度”關(guān)系已知，則它在冷端溫度不為零時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)即可知。

中間溫度定律表明：當(dāng)在原來熱電偶回路中分別引入與導(dǎo)體材料A、B相同熱電特性的材料C、D即引入所謂補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)，只要它們之間連接的兩點(diǎn)溫度相同，則總回路的熱電動(dòng)勢(shì)與兩連接點(diǎn)溫度無關(guān)，只與熱電偶兩端的溫度有關(guān)。熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線接線圖ABTTnTnCDT0T0M由于A與C、B與D的熱電特性相同，由熱電偶的基本性質(zhì)可知：eAC（Tn）=eBD（Tn）=0，則回路總電動(dòng)勢(shì)為:6.1.2常用熱電偶的結(jié)構(gòu)1.普通工業(yè)用裝配式熱電偶圖6-9工業(yè)用裝配式熱電偶結(jié)構(gòu)示意圖接線盒保險(xiǎn)套管絕緣套管熱電偶絲1322．鎧裝（或套管式）熱電偶的結(jié)構(gòu)由熱電偶絲、絕緣材料，金屬套管三者拉細(xì)組合而成一體。又由于它的熱端形狀不同，可分為兩種形式如圖。圖６-1０鎧裝熱電偶斷面結(jié)構(gòu)示意圖1—

金屬套管;2—絕緣材料;3—熱電極(a)接殼式(b)絕緣式圖6-11接殼式與絕緣式熱電偶斷面結(jié)構(gòu)示意圖3．快速反應(yīng)薄膜熱電偶用真空蒸鍍等方法使兩種熱電極材料蒸鍍到絕緣板上而形成薄膜裝熱電偶。其熱接點(diǎn)極薄(0.01～0.lμm)。4123快速反應(yīng)薄膜熱電偶1—熱電極;2—熱接點(diǎn);3—絕緣基板;4—引出線特別適用于對(duì)壁面溫度的快速測(cè)量。反應(yīng)時(shí)間僅為幾ms。

4．快速消耗微型熱電偶可測(cè)鋼水的溫度。用直徑為Φ0.05～0.lmm的鉑銠10一鉑銠30熱電偶裝在U型石英管中，再鑄以高溫絕緣水泥，外面再用保護(hù)鋼帽所組成。14235678911101—鋼帽；2—石英；3—紙環(huán)；4—絕熱泥；5—冷端；6—棉花；7—絕緣紙管；8—補(bǔ)償導(dǎo)線；9—套管；10—塑料插座；11—簧片與引出線6.1.3熱電偶材料用作熱電極的材料應(yīng)具備下面的條件：①溫度測(cè)量范圍廣。要求在規(guī)定的溫度測(cè)量范圍內(nèi)有較高的測(cè)量精確度，有較大的熱電動(dòng)勢(shì)。溫度與熱電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系是單值函數(shù)，最好是呈線性關(guān)系。②性能穩(wěn)定。要求在規(guī)定的溫度測(cè)量范圍內(nèi)使用時(shí)熱電性能穩(wěn)定，均勻性和復(fù)現(xiàn)性好。③物理化學(xué)性能好。要求在規(guī)定的溫度測(cè)量范圍內(nèi)有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、抗氧化性或抗還原性能。滿足上述條件的熱電偶材料并不很多。我國(guó)把性能符合專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)并具有統(tǒng)一分度表的熱電偶材料稱為定型熱電偶材料。從1988年1月1日起，我國(guó)熱電偶和熱電阻的生產(chǎn)全部按國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）的標(biāo)準(zhǔn)，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶。但其中的R型（鉑銠13-鉑）熱電偶，因其溫度范圍與S型（鉑銠10-鉑）重合,我國(guó)沒有生產(chǎn)和使用。6.1.4熱電偶的種類1.標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶(1)鉑銠30-鉑銠6熱電偶（分度號(hào)B）它的正極是鉑銠絲(鉑70%，銠30%)，負(fù)極也是鉑銠絲(鉑94%，銠6%)，俗稱雙鉑銠。測(cè)量溫度最高長(zhǎng)期可達(dá)1600℃，短期可達(dá)1800℃。優(yōu)點(diǎn)是材料性能穩(wěn)定，測(cè)量精度高，測(cè)溫上限高。缺點(diǎn)是在還原性氣體中易被侵蝕，成本高。鉑——pt78，性軟，易受機(jī)械處理，溶點(diǎn)1772℃

，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，但溶于王水（硝酸和鹽酸1：3混合）。鉑族元素：釕、鋨、銠、銥、鈀、鉑，溶點(diǎn)都在1500℃以上，性質(zhì)穩(wěn)定，在自然界中多以游離態(tài)存在。金——AU79，延展性強(qiáng)，比重19.32,熔點(diǎn)1064℃

，在空氣中極穩(wěn)定，不溶于酸或堿，溶于王水及氯化鉀、氯化鈉溶液中。(2)鉑銠10-鉑熱電偶（分度號(hào)S）正極是鉑銠絲(鉑90%，銠l0%)，負(fù)極是純鉑絲。測(cè)量溫度最高長(zhǎng)期可達(dá)1300℃，短期可達(dá)1600℃，一般用來測(cè)量1000℃以上的高溫。優(yōu)點(diǎn)是材料性能穩(wěn)定；測(cè)量準(zhǔn)確度較高，可做成標(biāo)準(zhǔn)熱電偶或基準(zhǔn)熱電偶；抗氧化性強(qiáng)，宜在氧化性、惰性氣氛中工作。缺點(diǎn)是在高溫還原性氣體中（如氣體中含CＯ、H2等）易被侵蝕，需要用保護(hù)套管；另外其熱電極材料屬貴金屬，成本較高，熱電勢(shì)也較弱。國(guó)際溫標(biāo)中規(guī)定它為630.74~1064.43℃溫度范圍內(nèi)復(fù)現(xiàn)溫標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)儀器。正極是鎳鉻合金(88.4～89.7％鎳、9～10％鉻，0.6％硅，0.3％錳，0.4～0.7％鈷)，負(fù)極為鎳硅(鎳95.7～97％鎳,2～3％硅,0.4～0.7％鈷)。測(cè)溫范圍為-200~+1300℃。優(yōu)點(diǎn)是測(cè)溫范圍很寬、熱電動(dòng)勢(shì)與溫度關(guān)系近似線性、熱電動(dòng)勢(shì)大、高溫下抗氧化能力強(qiáng)、價(jià)格低，所以在工業(yè)上應(yīng)用廣泛。(3)鎳鉻-鎳硅熱電偶（分度號(hào)K）缺點(diǎn)是熱電動(dòng)勢(shì)的穩(wěn)定性和精度較B型或S型熱電偶差，在還原性氣體和含有SO2、H2S等氣體中易被侵蝕。測(cè)量溫度長(zhǎng)期可達(dá)1000℃，短期可達(dá)1300℃。(4)鎳鉻-銅鎳熱電偶（分度號(hào)E）正極是鎳鉻合金，負(fù)極是銅鎳合金(銅55%，鎳45%)。測(cè)溫范圍為-200~+1000℃。優(yōu)點(diǎn)是熱電動(dòng)勢(shì)較其他常用熱電偶大。適宜在氧化性或惰性氣氛中工作。正極是鐵，負(fù)極是銅鎳合金。測(cè)溫范圍為-200℃~+1300℃。其特點(diǎn)是價(jià)格低、熱電動(dòng)勢(shì)較大（僅次于E型熱電偶）、靈敏度高（約為53μV/℃）、線性度好、價(jià)格便宜，可在800℃以下的還原介質(zhì)中使用。主要缺點(diǎn)是鐵極易氧化。(5)鐵-銅鎳熱電偶（分度號(hào)J）正極是銅，負(fù)極是銅鎳合金，測(cè)溫范圍為-200℃~+400℃，熱電勢(shì)略高于鎳鉻-鎳硅熱電偶，約為43μV/℃。優(yōu)點(diǎn)是精度高、復(fù)現(xiàn)性好、穩(wěn)定性好、價(jià)格便宜。缺點(diǎn)是銅極易氧化，故在氧化性氣氛中使用時(shí)，一般不能超過300℃。(6)銅-銅鎳熱電偶（分度號(hào)T）在0~-100℃范圍內(nèi)，銅-銅鎳熱電偶已被定為三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，用以檢測(cè)低溫儀表的精度，誤差不超過0.1℃。熱電偶類別代號(hào)分度號(hào)測(cè)溫范圍允許誤差鉑銠30-鉑銠6WRRLL-2或B0～1800℃≤800℃，±4.0℃>800℃±0.5%t鉑銠10-鉑WRPLB-3或S0～1600℃≤600℃，±3.0℃>600℃±0.5%t鎳鉻-鎳硅WRNEU-2或K0～1300℃≤400℃，±3.0℃>400℃±0.75%t鎳鉻-考銅

鎳鉻-銅鎳WRK

WREEA-2或E0～800℃

0～1000℃≤300℃，±3.0℃>300℃±1.0%t幾種常用熱電偶的測(cè)溫范圍及精確度①銥和銥合金熱電偶：如銥50銠—銥10釕、銥銠40-銥、銥銠60-銥熱電偶。它能在氧化環(huán)境中測(cè)量高達(dá)2100℃的高溫，且熱電動(dòng)勢(shì)與溫度關(guān)系線性好。2.非標(biāo)準(zhǔn)型熱電偶②鎢錸熱電偶：60年代發(fā)展起來的，是目前一種較好的高溫?zé)犭娕?，可使用在真空惰性氣體介質(zhì)或氫氣介質(zhì)中，但高溫抗氧能力差。國(guó)產(chǎn)鎢錸3-鎢錸25、鎢錸-鎢錸20熱電偶使用溫度范圍在300～2000℃，分度精度為1％。主要用于鋼水連續(xù)測(cè)溫、反應(yīng)堆測(cè)溫等場(chǎng)合。③金鐵—鎳鉻熱電偶：主要用在低溫測(cè)量，可在2～273K范圍內(nèi)使用，靈敏度約為10μV／℃。④鈀—鉑銥15熱電偶：是一種高輸出性能的熱電偶，在1398℃時(shí)的熱電勢(shì)為47.255mV，比鉑銠10—鉑熱電偶在同樣溫度下的熱電勢(shì)高出3倍，因而可配用靈敏度較低的指示儀表，常應(yīng)用于航空工業(yè)。思考與討論常用熱電偶的結(jié)構(gòu)有哪些？熱電偶有哪些種類？為什么要補(bǔ)償？

熱電偶測(cè)量溫度時(shí)，要求其冷端（測(cè)量端為熱端，通過引線與測(cè)量電路連接的端稱為冷端）的溫度保持不變，其熱電勢(shì)大小才與測(cè)量溫度呈一定的比例關(guān)系。若測(cè)量時(shí)，冷端的（環(huán)境）溫度變化，將嚴(yán)重影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。在冷端采取一定措施補(bǔ)償由于冷端溫度變化造成的影響稱為熱電偶的冷端補(bǔ)償。6.1.5熱電偶的冷端補(bǔ)償方法

怎樣補(bǔ)償？

1.冷端恒溫法(1)冰點(diǎn)槽法將熱電偶的冷端置于冰點(diǎn)槽內(nèi)(冰水混合物)，使冷端溫度處于0℃，如圖6-13所示。為了避免冰水導(dǎo)電引起兩個(gè)連接點(diǎn)短路，必須把連接點(diǎn)分別置于兩個(gè)玻璃試管里，浸入同一冰點(diǎn)槽，使相互絕緣。這種裝置通常用于實(shí)驗(yàn)室或精密的溫度測(cè)量。mVABT銅導(dǎo)線銅導(dǎo)線試管補(bǔ)償導(dǎo)線熱電偶冰點(diǎn)槽冰水溶液T0儀表補(bǔ)償導(dǎo)線圖6-13冰點(diǎn)槽法(2)其他恒溫器將熱電偶的冷端置于各種恒溫器內(nèi)，使之保持溫度恒定，避免由于環(huán)境溫度的波動(dòng)而引入誤差。這類恒溫器可以是盛有變壓器油的容器，利用變壓器油的熱惰性恒溫；也可以是電加熱的恒溫器。這類恒溫器的溫度不是0℃，所以最后還需對(duì)熱電偶進(jìn)行冷端溫度修正。2.補(bǔ)償導(dǎo)線法利用補(bǔ)償導(dǎo)線，將熱電偶的冷端延伸到溫度恒定的場(chǎng)所(如儀表室)。根據(jù)中間溫度定律，只要熱電偶的兩個(gè)熱電極分別與兩補(bǔ)償導(dǎo)線的接點(diǎn)溫度一致，就不會(huì)影響熱電動(dòng)勢(shì)的輸出。例6-2采用鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)量爐溫。熱端溫度為800℃，冷端溫度為50℃。為了進(jìn)行爐溫的調(diào)節(jié)與顯示，必須將熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào)送到儀表室，儀表室的環(huán)境溫度恒為20℃。首先由鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表查出它在冷端溫度為0℃，熱端溫度分別為800℃、50℃、20℃時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)：E(800，0)＝33.277mV；如果熱電偶與儀表之間直接用銅導(dǎo)線連接，根據(jù)中間導(dǎo)體定律，輸入儀表的熱電動(dòng)勢(shì)為：E(50，0)＝2.022mV；E(20，0)=0.798mV。E(800，50)=E(800，0)-E(50，0)

=(33.277-2.022)mV

=31.255mV查分度表知，對(duì)應(yīng)31.255mV的溫度是751℃。與爐內(nèi)真實(shí)溫度相差49℃。如果在熱電偶與儀表之間用補(bǔ)償導(dǎo)線連接，相當(dāng)于將熱電極延伸到儀表室，輸入儀表的熱電動(dòng)勢(shì)為E(800，20)=E(800，0)-E(20，0)

=(33.277-0.798)mV

=32.479mV查分度表知，對(duì)應(yīng)32.479mV的溫度是781℃，與爐內(nèi)真實(shí)溫度相差19℃。若冷端溫度恒定，但并非0℃，要使測(cè)出的熱電動(dòng)勢(shì)只反映熱端的實(shí)際溫度，則必須對(duì)溫度進(jìn)行修正。修正公式如下：3.計(jì)算修正法例6-3用鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)某一水池內(nèi)水的溫度，測(cè)出的熱電動(dòng)勢(shì)為2.436mV。再用溫度計(jì)測(cè)出環(huán)境溫度為30℃(且恒定)，求池水的真實(shí)溫度。解：由鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表查出E(30，0)=1.203mVE(T，0)=E(T，30)+E(30，0)=2.436mV+1.203mV=3.639mV所以：查分度表知其對(duì)應(yīng)的實(shí)際溫度為T=88℃。即池水的真實(shí)溫度是88℃。4.電橋補(bǔ)償（又稱冷端補(bǔ)償器）法圖6-14補(bǔ)償電橋T0I2I1+ERSRTR3R1R2－ATT0BU回路輸出電壓為:U=E（T，T0）+(UT－U3)只要能滿足下式即可達(dá)到自動(dòng)補(bǔ)償?shù)哪康?/p>

如果熱電偶的冷端溫度變化范圍為0~+50℃，熱電偶選用鉑銠10-鉑。查分度表得出△E為0.299mV，因此補(bǔ)償電阻Rt的阻值可以根據(jù)上式求出。5.顯示儀表零位調(diào)整法當(dāng)熱電偶通過補(bǔ)償導(dǎo)線連接顯示儀表時(shí)，如果熱電偶冷端溫度不是0℃，但十分穩(wěn)定（如恒溫車間或有空調(diào)的場(chǎng)所），可預(yù)先將有零位調(diào)整器的顯示儀表的指針從刻度的初始值調(diào)至已知的冷端溫度值上，這時(shí)顯示儀表的示值即為被測(cè)量的實(shí)際溫度值。6.軟件處理法對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，不必全靠硬件進(jìn)行熱電偶冷端處理。例如冷端溫度恒定但不為0℃的情況，只需在采樣后加一個(gè)與冷端溫度對(duì)應(yīng)的常數(shù)即可。對(duì)于T0經(jīng)常波動(dòng)的情況，可利用熱敏電阻或其它傳感器把T0信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，按照運(yùn)算公式設(shè)計(jì)一些程序，便能自動(dòng)修正。思考與討論熱電偶的冷端補(bǔ)償方法有哪些？利用了什么原理？6.1.6熱電偶測(cè)溫線路1.測(cè)量某一點(diǎn)的溫度流過測(cè)溫毫伏表的電流為:圖6-15單點(diǎn)測(cè)溫線路TnT0T0TnCDMRLEABT2.測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間的溫度差圖6-16測(cè)兩點(diǎn)溫差線路AT2儀表BT1CDT0’T0BAC回路內(nèi)的總電動(dòng)勢(shì)為:因?yàn)楣?.熱電偶并聯(lián)線路圖6-17并聯(lián)測(cè)量線路T1R1T0T2R2T0’T3R3T0’’儀表ABABAB每只熱電偶的輸出為：回路總的熱電動(dòng)勢(shì)為:4.熱電偶串聯(lián)線路圖6-18串聯(lián)測(cè)量線路T0DCCT0DT1T2儀表T3ABDCABAB因?yàn)樗詿犭娮枋抢脤?dǎo)體材料的電阻隨溫度變化而變化的特性來實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)量的。6.2熱電阻熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測(cè)器。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測(cè)量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。應(yīng)用于-200~600℃范圍內(nèi)的溫度測(cè)量熱電阻＝電阻體＋絕緣套管＋接線盒熱電阻的材料要求：電阻溫度系數(shù)要大；電阻率盡可能大，熱容量要小，在測(cè)量范圍內(nèi)，應(yīng)具有穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能；電阻與溫度的關(guān)系最好接近于線性；應(yīng)有良好的可加工性，且價(jià)格便宜。6.2.1熱電阻的類型1.裝配式熱電阻2.鎧裝熱電阻3.端面熱電阻4.隔爆型熱電阻6.2.2常用的幾種熱電阻1.鉑熱電阻鉑電阻阻值與溫度變化之間的關(guān)系可以近似用下式表示：在0～630.74℃范圍內(nèi)，金屬鉑的電阻值與溫度的關(guān)系為：在-190～0℃范圍內(nèi)，金屬鉑的電阻值與溫度的關(guān)系為：0℃時(shí)的電阻值t℃時(shí)的電阻值A(chǔ)、B、C分度系數(shù)其中：A=3.96847×10-2/℃；

B=-5.847×10-7/℃2；

C=-4.22×10-12/℃3)可以看出，它們的高次項(xiàng)很小。鉑電阻在0~100℃時(shí)的最大非線性偏差小于0.5℃；R0不同，Rt與t的關(guān)系也不同。鉑容易提純，其物理、化學(xué)性能在高溫和氧化性介質(zhì)中很穩(wěn)定。鉑電阻的輸出—輸入特性接近線性，且測(cè)量精度高，所以它能用作工業(yè)測(cè)溫元件和作為溫度標(biāo)準(zhǔn)。按國(guó)際溫標(biāo)IPTS-68規(guī)定，在-259.34℃~630.73℃溫域內(nèi)，以鉑電阻溫度計(jì)作基準(zhǔn)器。溫度/℃0102030405060708090電阻值/Ω-2007.95-10027.4425.5423.6321.7219.7917.8515.9013.9311.959.96-046.0044.1442.3440.5038.5636.8034.9433.0834.2129.33046.004708249.6451.4553.2655.0656.8658.6560.4362.2110063.9965.7667.5269.2871.0372.7874.5276.2677.9979.7120081.4383.1584.8686.5688.2689.9691.6493.3395.0096.6830098.34100.01101.66103.31104.96106.60108.23109.86111.84113.10400114.72116.32117.93119.52121.11122.70124.28125.86127.94128.99500130.55132.10133.65135.20136.73138.27139.79141.32142.83144.34600145.85147.35148.84150.33151.81153.30

WZB型鉑電阻分度表R0=46Ω規(guī)定分度號(hào)BA-1分度系數(shù)A=3.39648710-2/℃；

B=-5.84710-7/℃2；C=-4.2210-12/℃4溫度/℃0102030405060708090電阻值/Ω-20017.28-10059.6555.5251.3847.2143.0238.8034.5630.2925.9821.65-0100.0096.0392.0488.0484.0380.1075.9671.9167.8463.750100.00103.96107.91110.85115.78119.70123.60127.49131.37135.24100139.10142.95146.78150.6054.41158.21162.00165.78169.54173.29200177.03180.75186.48188.10191.88195.56159.23202.89206.53210.07300213.79217.40221.00224.59228.17231.76235.29238.83242.36245.88400249.38252.88256.36259.83263.29266.78270.18272.60277.01280.41500283.86287018290.55293.91297.25300.58303.90307.21310.50313.79600317.06320.22323.57326.80330.03333.25WZB型鉑電阻分度表R0=100Ω規(guī)定分度號(hào)BA-2分度系數(shù)A=3.39648710-2/℃；

B=-5.84710-7/℃2；C=-4.2210-12/℃4在-50～150℃范圍內(nèi)，銅電阻化學(xué)、物理性能穩(wěn)定，輸出—輸入特性接近線性，價(jià)格低廉。2.銅熱電阻銅電阻阻值與溫度變化之間的關(guān)系可近似表示為：銅電阻的缺點(diǎn)是電阻率低，體積大，熱慣性大，在100℃以上時(shí)易氧化。⑴銦電阻銦電阻用99.999%高純度的銦絲繞成電阻，適宜在-269～-258℃溫度范圍內(nèi)使用。實(shí)驗(yàn)證明，在4.2K~15K范圍內(nèi)，銦電阻靈敏度比鉑電阻高10倍。銦電阻的缺點(diǎn)是材料軟，復(fù)制性差。3.其他熱電阻⑵錳電阻錳電阻適宜在-271℃～-210℃溫度范圍內(nèi)使用。其優(yōu)點(diǎn)是在2K~63K溫度范圍內(nèi)電阻隨溫度變化大，靈敏度高。錳電阻的缺點(diǎn)是材料脆，難拉成絲。⑶碳電阻碳電阻適宜在-273℃～-268.5℃溫度范圍內(nèi)使用。其優(yōu)點(diǎn)是熱容量小，靈敏度高，價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)便。但是碳電阻的熱穩(wěn)定性較差。

Rt為熱電阻,r1

、r2、r3為引線電阻,R1

、R2為兩橋臂電阻,R1=R2,R3為調(diào)整電橋的精密電阻。M表內(nèi)阻很大，故電流近似為零。當(dāng)UA=UB時(shí)電橋平衡。若使r1=r2,則R3=Rt,就可消除引線電阻的影響。1.三線式電橋連接法6.2.3熱電阻測(cè)量電路R1R2R3Rtr1r3r2EABM圖6-19三線接法2.四線式電阻測(cè)量電路圖6-20四線式測(cè)量線路r1r2r3r4RtIVIMEM電壓表恒流源因IVIM,IV0,又EM=E+IV（r2+r3

）由上式知引線電阻r1~r4將不引起測(cè)量誤差。電壓表的值EM可認(rèn)為是熱電阻Rt上的壓降，據(jù)此可計(jì)算出微小溫度變化。思考與討論常用熱電阻有哪些？熱電阻的測(cè)量電路有哪幾種？6.3熱敏電阻熱敏電阻是利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度的變化而顯著變化的特性實(shí)現(xiàn)測(cè)溫的。半導(dǎo)體熱敏電阻有很高的電阻溫度系數(shù)，其靈敏度比熱電阻高得多。而且體積可以做得很小，故動(dòng)態(tài)特性好，特別適于在-100℃～300℃之間測(cè)溫。熱敏電阻的缺點(diǎn)是互換性較差，另外其熱電特性是非線性的。6.3.1熱敏電阻的結(jié)構(gòu)熱敏電阻是由一些金屬氧化物，如鈷（Co）、錳（Mn）、鎳（Ni）等的氧化物采用不同比例配方，高溫?zé)Y(jié)而成。其形狀有珠狀、片狀、桿狀、墊圈狀等。（b）片狀（c）桿狀（d）墊圈狀圖6-21熱敏電阻的結(jié)構(gòu)類型（a）珠狀玻璃殼熱敏電阻引線6.3.2熱敏電阻的基本參數(shù)1.標(biāo)稱電阻RH標(biāo)稱電阻值是熱敏電阻在25±0.2℃、零功率時(shí)的阻值，也叫冷電阻。2.材料常數(shù)BN材料常數(shù)是表征負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻器材料的物理特性常數(shù)。BN值決定于材料的激活能?E，它們之間滿足下面的函數(shù)關(guān)系式3.電阻溫度系數(shù)熱敏電阻的溫度每變化1℃時(shí)電阻值的變化率叫做熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)。即：4.耗散系數(shù)H熱敏電阻器溫度每變化1℃所耗散的功率變化量。5.時(shí)間常數(shù)τ熱敏電阻器在零功率測(cè)量狀態(tài)下，當(dāng)環(huán)境溫度突變時(shí)電阻器的溫度變化量從開始到最終變量的63.2％所需的時(shí)間稱為熱敏電阻的時(shí)間常數(shù)6.最高工作溫度Tmax熱敏電阻器在規(guī)定的技術(shù)條件下長(zhǎng)期連續(xù)工作所允許的最高溫度。

熱敏電阻主要有三種類型，即正溫度系數(shù)型(PTC)、負(fù)溫度系數(shù)型(NTC)、和臨界溫度系數(shù)型(CTR)。CTR臨界熱敏電阻有一突變溫度，此特性可用于自動(dòng)控溫和報(bào)警電路中。6.3.3熱敏電阻的主要特性1081021041060圖6-22三類熱敏電阻的溫度特性溫度（℃）電阻（Ω）NTCCTRPTC4080120160180NTC熱敏電阻的阻值-溫度關(guān)系為：1.NTC熱敏電阻的電阻—溫度特性BN

為熱敏電阻的材料常數(shù)，一般BN

為2000~600K，高溫下BN

將增大?；虮硎緸椋簣D6-23NTC熱敏電阻器的電阻--溫度曲線-101/T(oC-1)10510410310201030507085100120LnRT圖中直線的斜率就是熱敏電阻的材料常數(shù)BN。不同材料的BN不同，右圖為不同BN的RT/R25—T特性曲線RT/R2502550751250.51.522.531(1，25oC)T（oC）100為了使用方便，常取環(huán)境溫度為25℃作為參考溫度（即T0=25℃），則NTC熱敏電阻器的電阻—溫度關(guān)系式可寫成：2.PTC熱敏電阻的電阻—溫度特性PTC的電阻—溫度特性是利用正溫度系數(shù)熱敏材料在居里點(diǎn)附近結(jié)構(gòu)發(fā)生相變引起導(dǎo)電率突變獲得的，如圖6-25所示。圖6-25PTC的電阻—溫度曲線T225010001000010010020015010050T（℃）T1電阻（Ω）由實(shí)驗(yàn)得到：在工作溫度范圍內(nèi)，PTC的電阻—溫度特性可近似用下面的公式表示：對(duì)上式取對(duì)數(shù)得：圖6-26lnRT

--T特性曲線

mRTLnRT2LnRT1T2T1lnRrBPβLnRT0mr圖線的斜率即為BP：對(duì)熱敏電阻進(jìn)行線性化處理的最簡(jiǎn)單方法是用溫度系數(shù)很小的精密電阻與熱敏電阻串或并聯(lián)構(gòu)成電阻網(wǎng)絡(luò)(常稱為線性化網(wǎng)絡(luò))代替單個(gè)熱敏電阻，其等效電阻與溫度呈一定的線性關(guān)系。6.3.4熱敏電阻輸出特性的線性化處理

圖中熱敏電阻Rt與補(bǔ)償電阻Rx串聯(lián),串聯(lián)后的等效電阻R=Rt+Rx

，只要Rx的阻值選擇適當(dāng)，可使溫度在某一范圍內(nèi)與電阻的倒數(shù)成線性關(guān)系，所以電流I與溫度T成線性關(guān)系。ERxRt串聯(lián)補(bǔ)償電路RxRt+RxRt溫度電阻Rt//RxRxRt電阻溫度并聯(lián)補(bǔ)償電路RxRt圖中熱敏電阻Rt與補(bǔ)償電阻Rx并聯(lián)，其等效電阻R=Rt//Rx

。由圖可知，R與溫度的關(guān)系曲線便顯得比較平坦。因此可以在某一溫度范圍內(nèi)得到線性的輸出特性。型號(hào)用途標(biāo)準(zhǔn)阻值25°C(kΩ)額定功率

(W)時(shí)間常數(shù)

(s)耗散系數(shù)mw/°CMF-11溫度補(bǔ)償0.01~150.5605MF-13溫度補(bǔ)償0.82~3000.25804MF-16溫度補(bǔ)償10~10000.51157~7.6RRC2測(cè)控溫6.8~10000.4207~7.6RRC7B測(cè)控溫3~1000.030.57~7.6RRP7~8作可變電阻器30~600.250.40.25RRW2穩(wěn)定振幅6.8~5000.030.50.2常用熱敏電阻思考與討論熱敏電阻有哪幾種類型？解釋它們的電阻——溫度特性。6.4

PN結(jié)溫度傳感器利用PN結(jié)的結(jié)電壓隨溫度成近似線性變化這一特性實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的檢測(cè)、控制和補(bǔ)償?shù)裙δ??？芍苯佑冒雽?dǎo)體二極管或?qū)雽?dǎo)體三極管接成二極管做成PN結(jié)溫度傳感器。這種傳感器的測(cè)溫范圍為-50℃至150℃，與其他的溫度傳感器相比有較好的線性度，且尺寸小、響應(yīng)快、靈敏度高、熱時(shí)間常數(shù)小，因此用途較廣。6.4.1溫敏二極管、三極管1.溫敏二極管的工作原理理想二極管的伏安特性可近似表示為：只要滿足正向電壓UF大于幾個(gè)kT/q，其正向電流IF與UF及溫度T之間的關(guān)系可表示為：兩邊除以Is

，取對(duì)數(shù)得：所以上式表明：在一定電流下，二極管正向電壓隨溫度的升高而降低，呈負(fù)溫度系數(shù)。（只要它們工作在PN結(jié)空間電荷區(qū)中的復(fù)合電流和表面漏電流可以忽略）經(jīng)研究表明，對(duì)于鍺和硅二極管，在相當(dāng)寬的一個(gè)溫度范國(guó)內(nèi)．其正向電壓與溫度之間的關(guān)系與上式吻合。對(duì)于不同的工作電流，溫敏二極管的UF-T關(guān)系是不同的；但是UF-T

之間總是線性關(guān)系。例如2DWMl型硅溫敏二極管，在恒流下，UF-T

在-50~+150℃范圍內(nèi)呈很好的線性關(guān)系。另外：上式只對(duì)擴(kuò)散電流成立，但實(shí)際二極管的正向電流還包括空間電荷區(qū)中的復(fù)合電流和表面復(fù)合電流。故實(shí)際二極管的電壓—溫度特性是偏離理想情況的。2.溫敏三極管的工作原理利用三極管發(fā)射結(jié)正向電壓Ube隨溫度上升而下降的原理。由于在發(fā)射結(jié)正向偏置下，雖然發(fā)射結(jié)電流也包括擴(kuò)散電流、空間電荷的復(fù)合電流和表面復(fù)合電流三種成分，但只有其中的擴(kuò)散電流能夠到達(dá)集電極形成集電極電流Ic，而另兩種電流則作為基極電流漏掉。因此，晶體管的Ic—Ube關(guān)系比二極管的IF—UF關(guān)系更符合理想情況，所以表現(xiàn)出更好的電壓—溫度線性關(guān)系。NPN晶體管的基極—發(fā)射極電壓與溫度T和Ic的函數(shù)關(guān)系為：若Ic恒定，則Ube僅隨溫度T成單調(diào)單值函數(shù)變化?；緶y(cè)溫電路溫敏晶體管作為負(fù)反饋元件跨接在運(yùn)算放大器的反相輸入端和輸出端，基極接地。如此連接的目的是使發(fā)射結(jié)為正偏。而集電結(jié)幾乎為零偏。C虛地RVA+-ERC-Ube圖6-28溫敏晶體管測(cè)溫電路零偏的集電結(jié)使得集電結(jié)電流中不需要的空間電荷的復(fù)合電流和表面復(fù)合電流為零，而發(fā)射結(jié)電流中的發(fā)射結(jié)空間電荷復(fù)合電流和表面漏電流作為基極電流流入地。因此，集電極電流完全由擴(kuò)散電流成分組成。集電極電流Ic只取決于集電極電阻RC和電源E，保證了溫敏晶體管的Ic恒定。電容C的作用是防止寄生振蕩。

將溫敏晶體管及其輔助電路集成在同一芯片的集成化溫度傳感器。其最大優(yōu)點(diǎn)是直接給出正比于絕對(duì)溫度的理想的線性輸出，另外，體積小、成本低廉。因此，它是現(xiàn)代半導(dǎo)體溫度傳感器的主要發(fā)展方向之一。目前，已經(jīng)廣泛用于-50~+150℃溫度范圍內(nèi)的溫度監(jiān)測(cè)、控制和補(bǔ)償?shù)脑S多場(chǎng)合。6.4.2集成溫度傳感器晶體管的Ube在Ic恒定條件下，認(rèn)為與溫度呈線性關(guān)系；但實(shí)際上關(guān)系式中仍然存在非線性項(xiàng)，另外這種關(guān)系也不直接與任何溫標(biāo)(絕對(duì)、攝氏、華氏等)相對(duì)應(yīng)。此外溫敏晶體管Ube值在同一生產(chǎn)批量中，可能有±100mv的離散性。1.基本原理因此集成溫度傳感器中均采用一對(duì)非常匹配的差分對(duì)管作為溫度敏感元件，采用下圖的電路形式，使其直接給出正比于絕對(duì)溫度的嚴(yán)格的線性輸出。電路中ＶＴ1、ＶＴ2是結(jié)構(gòu)和性能完全相同的晶體管，它們分別在不同的集電極電流IＣ1和IＣ2下工作。由圖可見，R１的電壓應(yīng)為ＶＴ1和ＶＴ2的基極發(fā)射極電壓差。圖6-29差分對(duì)管電路IC2VＴ1R1+EΔUbeR2IC1VＴ2由于兩管集電極面積相等，因此，集電極電流比應(yīng)等于集電極電流密度比，即：故只要保持兩管的集電極電流密度之比不變，R１上的電壓ΔUbe將正比于絕對(duì)溫度T。若兩管增益很高，則基極電流可以忽略不計(jì)，那么集電極電流等于發(fā)射極電流，則即Ic2T。因此R2上的電壓也正比于絕對(duì)溫度T。又因?yàn)镮c１/Ic2保持不變，則Ic１T，于是電路總電流I=（Ic１+Ic2）T。

集成溫度傳感器按輸出信號(hào)可分為電壓型和電流型兩種。電壓型的溫度系數(shù)約為10mV/℃；電流型的溫度系數(shù)約為1μA/℃。這就很容易從它們輸出信號(hào)的大小換算成絕對(duì)溫度，而且其輸出電壓或電流與絕對(duì)溫度成線性關(guān)系。2.集成溫度傳感器的信號(hào)輸出方式右圖所示電路常被稱為電流鏡PTAT核心電路。該電路是在差分對(duì)管電路的基礎(chǔ)上，用兩只PNP管分別與ＶT1和ＶT2串聯(lián)組成所謂的電流鏡，兩PNP管具有完全相同的結(jié)構(gòu)和性能，且發(fā)射極偏壓相同，故流過ＶT1和ＶT2的集電極電流在任何溫度下始終相等。(1)電流型集成溫度傳感器圖6-30電流輸出型電路VＴ4+-VＴ3R1I1I2VＴ1VＴ2若PTAT核心電路中兩管增益無窮大，則可忽略Ic隨集電極電壓Ube變化和基極電流的影響。為使ＶT1和ＶT2工作在不同的Jc下，兩管必須采用不同的發(fā)射極面積。設(shè)ＶT1和ＶT2發(fā)射極面積之比γ＝８，則兩管的電流密度比為其面積的反比。只要在電路的兩端施加高于2Ube的電壓，R1上得到的電壓為：故流過該電路的總電流為：若電阻R1的溫度系數(shù)為零，則電路的總電流正比于絕對(duì)溫度。若取R1=358Ω，代入上式可求得電路的輸出靈敏度為1μA/K。美國(guó)AD公司生產(chǎn)的AD590、我國(guó)產(chǎn)的SG590都是典型的電流輸出型溫度傳感器。它們的基本電路與圖6-30一樣，只是還增加了一些附加電路以提高其性能。AD590和AD592是電流輸出，二端子IC溫度傳感器，測(cè)溫范圍為-55℃~+150℃，靈敏度為1μA/K，Vcc為+4V~+30V。AD590是利用溫度系數(shù)很小的電阻把PTAT電壓變換成PTAT電流。利用晶體管的阻抗變換特性使集電極獲取高阻抗電流輸出，從而可串接阻抗很大的負(fù)載把信號(hào)放大，使電路的總電流與溫度系數(shù)很小的電阻中的電流成固定比例關(guān)系，而與其制造工藝無關(guān)