PN结的灵敏度是-2.30mV/C，所以，灵敏度误差
〔-2.30〕
100%=1.30%
实验证明在一定电流通过的情况下，PN结的正向电压与温度之
间有良好的线性关系。
电压型集成温度传感器（LM35）输出电压与温度特性的测量
2.3.1LM35温度传感器的测温原理
LM35温度传感器，标准T0-92工业封装，因为其输出的是与温度对应的电压（C），且线性极好，只要配上电压源，数字电压表就可以够成一个精密数字测温系统。
输出电压的温度系数C,利用式可计算出被测温度t（C）:
U0二Kt=10.00mV.°Ct
（2.4）
t=U°/K
实验测量时只
+3
即
（2.5）
LM35温度传感器电路符号见图2.4,U0为输出端
要直接测量输出端电压U0，即知待测的温度。
LM350
232实验内容
将控温传感器PtIOO铂电阻插入干井式恒温加热炉
中心孔，开始从室温测量，然后开启加热器，每隔10.0C
控温系统设置一次，控温后恒定2min测传感器LM35的输出电压。
实验数据
表集成温度传感器LM35输出电压与温度的关系
1
2
3
T/C
5N
T/C
u°/V
T/C
U°/V
图2.5LM35输出电压与温度关系
从图可以看出LM35勺Uo与T呈线性关系，利用最小二乘法
计算U-T的拟合线段方程y二a+bx,得：
a=-0.01704,。
U-T
线段的方程为，即按照电压计算时的灵敏度为
C。
LM35的灵敏度是C，所以，灵敏度误差
A=10・29—10.00辺100%=2.90%
实验证明在一定电流通过的情况下，LM35的输出电压与温度之
间有良好的线性关系。
负温度系数热敏电阻〔NTC1K温度传感器温度特性的测量
2.4.1
+5v
NTC1K温度传感器的测温原理
恒压源电流法测量热电阻，电路如图所示，10k
电源采用恒压源，R1为数值的固定电阻，Rt为热电阻。
Urt为R1上的电压，URt为Rt上的电压，Ur1用于监测电路的电流。
当电压、温度恒定时那么一定，电流Io那么为Ur1/R1。
测出热电阻两端电
NTC
UR1
1K
Rt
URt
Ur1
压Urt，即可知被测热电阻的阻值。
当电路电流为IO,
图2.6NTC1K电路图
温度为T时，热电阻Rt为：
I0
〔2.6〕
热敏电阻是利用半导体电阻阻值随温度变化的特性来测量温度的，按电阻阻值随温度升高而减小或增大，分成NTC型〔负温度系数热敏电阻〕、PTC型〔正温度系数热敏电阻〕和CTC〔临界温度热敏电阻〕。
NTC型热敏电阻阻值和温度呈指数下降关系，但也可找出热敏电阻某一较小的、线性较好范围加以运用〔如35C-42C〕。
在一定
的温度范围内〔小于150C〕NTC热敏电阻的电阻Rt与温度T之间有如下关系：
〔2.7〕
式中Rt、R0是温度为T,To时的电阻值〔T为热力学温度,
单位为K〕;B是热敏电阻材料常数，一般情况下B为2000-6000K对式两边取对数，那么有：
ln尺=B〔丄一丄〕InR。
（2.8）
由式可见，InRT与1/T成线性关系，作直线图，用直线拟合,由斜率即可求出常数B。
实验内容
在一定的温度时〔温度
Rt的电流，即：
"UrRk号
用恒压源法测热敏电阻的方法见图2.7不变〕检测1心」电阻上的电压即可知道流过
RURt
RtUr1
2嘗）
那么测量热敏电阻上的电压即可知道它的阻值〔
（2.9）
每改变一次温度都要重新测量流过Rt的电流〔Rt的阻值已J
NTC1
经变化了〕。
将控温传感器PtIOO铂电阻插入干井式恒温
1K
加热炉的中心井，待测的NTC1K热敏电阻插入干井恒温加
热炉另一井，从室温起开始测量，然后开启加热器，每隔图2.7NT图27实验电路
10.0C控温系统设置一次，稳定2min后，用式测量、
计算热敏电阻的阻值，到80.0C止。
将测量结果用最小二乘法直线拟合，求出结果。
实验数据
表热敏电阻阻值与温度关系
t/C
T/k
Ur/v
URt/v
Rt/。
（1TX1^J3）K丿
InRt
图2.8inR与1/T的关系
从图可以看出NTC1K的inrt与1/T呈线性关系，利用最小二乘法计算inRt-1/T的拟合线段方程y二a+bx,得：
a=-6,b=3830.U-T线段的方程为U=-6+3830T，即热敏电阻材料常数为3830K。
一般情况下B为2000K-6000K.实验所得在这个区间。
实验证明在一定电流通过的情况下，NTC1K热敏电阻阻值与温
度呈指数下降关系。
3不同温度传感器数字温度计的设计
3.1PN结数字温度计的设计
将Ur作为信号通过放大电路放大为10mV/C的电压输出，并将输出电压与标准温度进行比照校准，即可制成数字温度计。
测量数字温度计的线性度〔从35.0C-42.0C〕,每隔0.5C测量一次，到42.0C止。
表3.1PN结制作数字温度计标准温度示值比拟
t/C
tJC〔口腔
表〕
加占—t）/C
标准偏差：
S=J，〔
从以上分析可以看出，PN结数字温度计精度非常高，准确性相
当好。
3.2LM35数字温度计的设计
将电压输出型LM35的输出电压通过放大电路并将输出电压与标准温度进行比照校准，即可制成数字温度计。
测量数字温度计的线性度〔从35.0C-42.0°C〕,每隔0.5C测量一次，到42.0C止。
表3.2LM35数字温度计与标准温度示值比拟
t/C
U°/v
tjC
加〔#-1"C
标准偏差：
S=J"〔Xn
从以上分析可以看出，NTC1k数字温度计精度高，准确性好,
但由于存在温度传感器与井式炉的热接触等问题，在测温过程有一定
的偏差。
3.3NTC1k数字温度计的设计
将URt作为信号通过放大电路放大为10mV/C的电压输出，并将输出电压与标准温度进行比照校准，即可制成数字温度计。
测量数字温度计的线性度〔从35.0C-42.0C〕,每隔0.5C测量一次，到42.0C止。
表3.3NTC1K自制数字温度计与标准温度计示值比拟
t/°C
U°/v
t1/C
At（=t^—t）/C
标准偏差：
S=J"Xn—X）/
从以上分析可以看出，NTC1k数字温度计精度高，准确性好。
不同温度传感器的温度计评估
用设计的数字温度计与实验室常用的温度计进行测温比拟，结果
如表
表数字温度计的测温比拟
冰水混合
物
沸水
PN结温度计
LM35温度计
NTC1K温度计
水银温度计
从上表及温度特性测量的实验结果，我们可以看出，PN结设计的温度计，比水银温度计灵敏度高、线性好、准确性高；LM35设计的温度计，比水银温度计线性度好、一致性好；NTC1K设计的温度计，比水银温度计准确度高。
可以得出与传统的温度计相比，新型的集成温度传感器具有使用方便，线性度好，精度高，体积小，反响快，校准方便，价格低等优点。
由于这些优点的存在，才使得温度传感器成为工业生产的新宠！
4温度传感器的应用及开展前景
温度传感器的应用
温度传感器是五花八门的各种传感器中最为常用的一种，现代的
温度传感器体型非常小，被广泛应用于温度测量、恒温控制，温度补偿等方面5】，也为人们的生活提供了无数的便利与功能。
_
温度传感器在低碳、环保生活领域的应用。
如智能水杯，通过温
度传感器对杯中水温进行数据采集，然后由水杯上安装的指示灯显示不同的水温状态6。
PN结温度传感器一种体积小、检温准确、操作方便的温度计量器具，它适应不同温度区域的检温要求。
在医疗领域的应用，如对肿瘤的诊断可根据测出患者体内穴位的温度变化异常，确定肿瘤部位，实现早期治疗7」。
NTC温度传感器是世界上采用较多的温度传感器，具有抗干扰能力强、一致性好、测温精度高等特点其采用环氧树脂密圭寸，外加金属外壳，结构牢固，不可拆卸，可以直接触水测量。
空调是近年来使用NTC温度传感器范围最广的设备之一8。
温度传感器的开展前景
数字温度计在当前社会的应用十分广泛，涉及到许多需要温度控制的产业，如各工矿企业，大专院校，科研院所等等9。
当今社会
是个科技迅速开展的社会，对温度的精确测量与控制逐步的显现与加强。
基于这点，温度传感器的开展必定是大跨步的走向成熟。
一方面，各科研院校的实验室，对体积小，使用方便的温度传感器需求较大，而各工矿企业，那么需要一些稍大点温度传感器。
另一方面，航天、生物方面，对温度的测量与控制也是极其需要的。
航天方面对温度传感器的精确度要求相当高，这在很大程度上促进了温度传感器的开展。
生物医药方面亦然。
进入21世纪后，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及平安性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速开展10。
结束语
通过具体测量PN结、LM35NTC1K温度传感器电压-温度特性，利用PN结、LM35NTC1K温度传感器的特性，设计数字温度计并对其定标，与传统温度计相比拟，显示出了PN结、LM35NTC1K温度传感器精度高，反响快，读数简单的优越性。
本文只是进行了一个粗浅的研究，还有待其他学者进一步探讨。
参考文献
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用,2002,（5）:
6-7.
ResearchonCharacteristicsofTemperatureSensor
DepartmentofPhysics1003Student:
JiaoMa
Tutor:
JianyingLi
Abstract:
Temperaturesensorisdefinedasonesensorwhichcanconverttemperatureintousableoutputsignal,andisonedevicewhichcandetectthetemperaturebymeasuringthephysicalquantity.ThispaperstudiesthetemperaturecharacteristicsofPNjunction,LM35,NTC1Ktemperaturesensor
fromtheexperimentalpointofview.Calibratesanddesignsdigitalthermometerbasedonthestudies.Comparingwiththetraditionaltemperaturethermometer,PNjunction,LM35,NTC1K
digitalthermometerhasadvantagesofhighaccuracy,fastresponse,andsimplereadingetc..Finally,discussesthedevelopmentprospectsandtheapplicationsfieldsofdigitalthermometer.
Keywords:
Temperaturesensor;PNjunction;Digital
thermometer
致谢
在写作过程中承蒙李建英老师的悉心指导，她给我指明了论文的
研究方向。
她专业知识渊博，治学态度严谨，工作精益求精，她和蔼的性格以及平易近人的人格魅力不仅教会了我如何为人师表，还教会
了我为人处事的道理。
无论从论文选题还是到最后完成，每一步都是在她的指导下完成的，她倾注了大量的心血。
在此，特向李老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！
本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学的帮助。
在此，向他们献上我衷心的感谢和祝福，祝他们工作顺利，万事如意。
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