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3.3 敏感电阻器

敏感电阻器是指阻值随某种外界条件改变而变化的电阻器 。敏感电阻器的种类很多,常见的有热敏电阻器、光敏电阻器、湿敏电阻器、力敏电阻器和磁敏电阻器等。

3.3.1 热敏电阻器

热敏电阻器是一种对温度敏感的电阻器,它一般由半导体材料制作而成,当温度变化时其阻值也会随之变化。

1. 实物外形与电路符号

热敏电阻器的实物外形和电路符号如图3-22所示。

图3-22 热敏电阻器

2. 种类

热敏电阻器的种类很多,通常可分为负温度系数热敏电阻器(NTC)和正温度系数热敏电阻器(PTC)两类。

(1)负温度系数热敏电阻器(NTC)

负温度系数热敏电阻器简称NTC,其阻值随温度升高而减小。 NTC是由氧化锰、氧化钴、氧化镍、氧化铜和氧化铝等金属氧化物为主要原材料制作而成的。根据使用温度条件不同,负温度系数热敏电阻器可分为低温(-60~300℃)、中温(300~600℃)、高温(>600℃)三种。

温度每升高1℃,NTC阻值会减小1%~6%,阻值减小程度视不同型号而定。NTC广泛用于温度补偿和温度自动控制电路,如电冰箱、空调、温室等的温控系统常采用NTC作为测温元件。

(2)正温度系数热敏电阻(PTC)

正温度系数热敏电阻器简称PTC,其阻值随温度升高而增大。 PTC是在钛酸钡(BaTiO 3 )中掺入适量的稀土元素制作而成的。

PTC可分为缓慢型和开关型。 缓慢型PTC的温度每升高1℃,其阻值会增大0.5%~8%。开关型PTC有一个转折温度(又称“居里点”温度,钛酸钡材料PTC的“居里点”温度一般为120℃左右),当温度低于转折温度时,阻值较小,且温度变化时阻值基本不变(相当于开关闭合);一旦温度超过转折温度,其阻值会急剧增大(相关于开关断开)。

缓慢型PTC常用在温度补偿电路中;开关型PTC由于具有开关性质,故常用在开机瞬间接通而后又马上断开的电路中,如彩色电视机的消磁电路和电冰箱的压缩机启动电路。

3. 应用电路

热敏电阻器具有阻值随温度变化而变化的特点,一般用在与温度有关的电路中。热敏电阻器的应用电路如图3-23所示。

图3-23 热敏电阻器的应用电路

R 2 (NTC)与灯泡相距很近,当开关S闭合后,流过R 1 的电流分作两路,一路流过灯泡,另一路流过R 2 。开始R 2 温度低,阻值大,经R 2 分掉的电流小,灯泡流过的电流大而很亮;R 2 与灯泡距离近,因此受灯泡的烘烤而温度上升,阻值变小,分掉的电流增大,流过灯泡的电流减小,灯泡变暗。

当闭合开关S时,有电流流过R 1 (开关型PTC)和灯泡。开始R 1 温度低,阻值小(相当于开关闭合),流过的电流大,灯泡很亮;随着电流流过R 1 ,R 1 温度升高,当R 1 温度达到居里点温度时,R 1 的阻值急剧增大(相当于开关断开),流过的电流很小,灯泡无法被继续点亮而熄灭;在此之后,流过的小电流维持R 1 为高阻值,灯泡一直处于熄灭状态。如果要灯泡重新点亮,则可先断开开关S,等待几分钟,让R 1 冷却下来,然后闭合开关S,灯泡会亮一下又熄灭。

4. 用指针万用表检测热敏电阻器

热敏电阻器检测分两步,只有两步测量均正常才能说明热敏电阻器正常,测量时还可以判断出电阻器的类型(NTC或PTC)。热敏电阻器检测如图3-24所示。

图3-24 热敏电阻器检测

① 测量常温(25℃左右)下的标称阻值。根据标称阻值选择合适的欧姆挡,图中的热敏电阻器的标称阻值为25Ω,故选择R×1Ω挡,将红、黑表笔分别接触热敏电阻器的两个电极,然后在刻度盘上读出阻值的大小。

若阻值与标称阻值一致或接近,则说明热敏电阻器正常。

若阻值为0,则说明热敏电阻器短路。

若阻值为无穷大,则说明热敏电阻器开路。

若阻值与标称阻值偏差过大,则说明热敏电阻器性能变差或损坏。

图3-24 热敏电阻器检测(续)

② 改变温度,再次测量阻值。用火焰靠近热敏电阻器(不要让火焰接触电阻器,以免烧坏电阻器),用火焰的热量对热敏电阻器进行加热,然后将红、黑表笔分别接触热敏电阻器的两个电极,再在刻度盘上读出阻值的大小。

若阻值与标称阻值比较有变化,则说明热敏电阻器正常。

若阻值往大于标称阻值方向变化,则说明热敏电阻器为PTC。

若阻值往小于标称阻值方向变化,则说明热敏电阻器为NTC。

若阻值不变化,则说明热敏电阻器损坏。

5. 用数字万用表检测热敏电阻器

用数字万用表检测热敏电阻器如图3-25所示,图(a)所示为测量热敏电阻器常温时的阻值,图(b)所示为改变温度时测量阻值有无变化。

图3-25 用数字万用表检测热敏电阻器

① 挡位开关选择200Ω挡。

② 红、黑表笔分别接热敏电阻器的两个电极。

③ 显示屏显示的阻值为10.2Ω,与标称阻值接近,正常。

④ 将火焰靠近热敏电阻器(不要接触),显示屏显示的阻值发生变化,当前值为8.0Ω。温度上升,阻值会下降,可确定此电阻器为负温度系数热敏电阻器(NTC)。

3.3.2 光敏电阻器

光敏电阻器是一种对光线敏感的电阻器,当光线强弱变化时,其阻值也会随之变化,通常光线越强阻值越小。 根据对光的敏感性不同,光敏电阻器可分为可见光光敏电阻器(硫化镉材料)、红外光光敏电阻器(砷化镓材料)和紫外光光敏电阻器(硫化锌材料)。其中,硫化镉材料制成的可见光光敏电阻器应用最广泛。

1. 实物外形与电路符号

光敏电阻器的实物外形与电路符号如图3-26所示。

图3-26 光敏电阻器

2. 应用电路

光敏电阻器的功能与固定电阻器一样,不同点在于它的阻值可以随光线强弱变化而变化。光敏电阻器的应用电路如图3-27所示。

图3-27 光敏电阻器的应用电路

若光敏电阻器R 2 无光线照射,则R 2 的阻值会很大,流过灯泡的电流很小,灯泡很暗。若用光线照射R 2 ,则R 2 阻值变小,流过灯泡的电流增大,灯泡变亮。

若光敏电阻器R 2 无光线照射,则R 2 的阻值会很大,经R 2 分掉的电流少,流过灯泡的电流较大,灯泡很亮。若用光线照射R 2 ,则R 2 阻值变小,经R 2 分掉的电流变多,流过灯泡的电流减少,灯泡变暗。

3. 用指针万用表检测光敏电阻器

用指针万用表检测光敏电阻器分两步,只有两步测量均正常才能说明光敏电阻器正常,如图3-28所示。

图3-28 光敏电阻器的检测

① 测量暗阻。万用表拨至R×10kΩ挡,用黑色布或黑纸将光敏电阻器的受光面遮住,再将红、黑表笔分别接光敏电阻器的两个电极,然后在刻度盘上读出暗阻的大小。

若暗阻大于100kΩ,则说明光敏电阻器正常。

若暗阻为0,则说明光敏电阻器短路损坏。

若暗阻小于100kΩ,则通常是光敏电阻器性能变差。

② 测量亮阻。万用表拨至R×1kΩ挡,让光线照射光敏电阻器的受光面,再将红、黑表笔分别接光敏电阻器两个电极,然后在刻度盘上读出亮阻的大小。

若亮阻小于10kΩ,则说明光敏电阻器正常。

若亮阻大于10kΩ,则通常是光敏电阻器性能变差。

若亮阻为无穷大,则说明光敏电阻器开路损坏。

4. 用数字万用表检测光敏电阻器

用数字万用表检测光敏电阻器如图3-29所示,图(a)为测量亮阻,图(b)为测量暗阻。

图3-29 用数字万用表检测光敏电阻器

图3-29 用数字万用表检测光敏电阻器(续)

① 万用表选择20kΩ挡。

② 红、黑表笔接光敏电阻器的两个电极。

③ 显示屏显示光敏电阻器当前的亮阻为2.54kΩ。

④ 用黑纸片遮住光敏电阻器,同时观察显示屏,发现阻值变大,当前显示超出量程符号“OL”,表示光敏电阻器的暗阻大于20kΩ。 sYuWJ9lA+tmaAF5tyT5TI+etvHWHKXwGklfcwnJsejmlpvoO84h0CpGL8KYS3vmz

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