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电子工艺作业一：干簧管简介：干簧管（ReedSwitch）也称舌簧管或磁簧开关，是一种磁敏的特殊开关，是干簧继电器和接近开关的主要部件。它通常有两个软磁性材料做成的、无磁时断开的金属簧片触点，有的还有第三个作为常闭触点的簧片。这些簧片触点被封装在充有惰性气体(如氮、氦等)或真空的玻璃管里，玻璃管内平行封装的簧片端部重叠，并留有一定间隙或相互接触以构成开关的常开或常闭触点。干簧管干簧管比一般机械开关结构简单、体积小、速度高、工作寿命长；而与电子开关相比，它又有抗负载冲击能力强等特点，工作可靠性很高。工作原理：干簧管的接点形式有三种：一是如右图中（a）子图所示的常开接点（H）型，平时打开干簧管结构图，只有簧片被磁化时，接点才接触；另两种是如右图中（b）子图所示的两种转换接点（Z）型：其结构上有三个簧片，上边的簧片2为常开接点，中间的簧片3为活动接点，下边的簧片1为常闭接点，簧片2和3必须用即导电又导磁的材料做成，最下边图示干簧管的簧片1必须用只导电不导磁的材料做成。平时，由于弹力的作用，1、3相连；当有外界磁力时，2、3磁化相吸（当中间干簧管的簧片1使用即导电又导磁的材料时1、3还有些微相斥作用）。如此形成一个转换开关：当永久磁铁靠近干簧管或绕在干簧管上的线圈通电形成的磁场使簧片磁化时，簧片的触点部分就会被磁力吸引，当吸引力大于簧片的弹力时，常开接点就会吸合；当磁力减小到一定程度时，接点被簧片的弹力打开。干簧继电器：干簧管放在线圈里，就可以制成一个干簧继电器。在同一干簧继电器中可同时放置2～4个单簧管，以得到多对极点的干簧继电器。干簧继电器的优点：(1)体积小，质量轻；(2)簧片轻而短，有固有频率，可提高接点的通断速度，通断的时间仅为1～3ms，比一般的电磁继电器快5～10倍；(3)接点与大气隔绝，管内有稀有气体，可减少接点的氧化合碳化,并且由于密封，可防止外界有机蒸气和尘埃杂质对接点的侵蚀。二：水银开关简介：水银开关水银开关，又称倾侧开关，是电路开关的一种，以一接着电极的小巧容器储存着一小滴水银，容器中多数为真空或注入惰性气体。水银开关的工作原理和具体样品：原理水银开关剖析图因为重力的关系，水银水珠会随容器中较低的地方流去，如果同时接触到两个电极的话，开关便会将电路闭合，开启开关。容器的形状亦会影响水银水珠接触电极的条件，例如邮包炸弹使用的会是倒V字型的，令收件人在不知情的情况下倾侧邮包，闭合电路，制动爆炸，但送件人（或是邮包携带者或制造者）则不会。注意：水银对人体及环境均有毒害，因此使用水银开关时，请务必小心谨慎，以免破出；在不再使用时，也应该妥善处理。样品(a)所示为玻璃壳封装的水银开关，也是使用最多的一种形式，这种水银开关倾斜一个工作角度时，两个电极通过水银便可进行开关的通、断动作。玻璃管封装式水银开关的优点是可以从外部观察到它的工作状态，缺点是容易破碎。为使玻璃管封装式水银开关不易破碎，人们设计了如(b)所示的具有塑料保护外壳的结构。(c)为金属外壳水银开关，金属外壳本身就是一个电极。水银开关和振动开关的区别1、滚珠开关所有材料均可达到环保要求，而水银开关`因本身材质问题无法达到。2、滚珠开关因导通方式是通金属珠同触发导针通电产生信号的，因滚珠同触发导针的接触面积较小且滚珠是活动的，因此导通有时会有闪断现象，而水银开关是汞同触发端接触，因汞是液态，接触面大稳定，一般来说导通效果更稳定。3、滚珠开关是金属壳体，结构强度较好。三：热敏电阻简介：热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器（PTC）和负温度系数热敏电阻器（NTC）。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器（PTC）在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器（NTC）在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。检测检测时，用万用表欧姆档（视标称电阻值确定档位，一般为R×1挡），具体可分两步操作：首先常温检测（室内温度接近25℃），用鳄鱼夹代替表笔分别夹住PTC热敏电阻的两引脚测出其实际阻值，并与标称阻值相对比，二者相差在±2Ω内即为正常。实际阻值若与标称阻值相差过大，则说明其性能不良或已损坏。其次加温检测，在常温测试正常的基础上，即可进行第二步测试—加温检测，将一热源（例如电烙铁）靠近热敏电阻对其加热，观察万用表示数，此时如看到万用示数随温度的升高而改变，这表明电阻值在逐渐改变（负温度系数热敏电阻器NTC阻值会变小，正温度系数热敏电阻器PTC阻值会变大），当阻值改变到一定数值时显示数据会逐渐稳定，说明热敏电阻正常，若阻值无变化，说明其性能变劣，不能继续使用。测试时应注意以下几点：（1）Rt是生产厂家在环境温度为25℃时所测得的，所以用万用表测量Rt时，亦应在环境温度接近25℃时进行，以保证测试的可信度。（2）测量功率不得超过规定值，以免电流热效应引起测量误差。（3）注意正确操作。测试时，不要用手捏住热敏电阻体，以防止人体温度对测试产生影响。（4）注意不要使热源与PTC热敏电阻靠得过近或直接接触热敏电阻，以防止将其烫坏。简介热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件．热敏电阻由半导体陶瓷材料组成，热敏电阻利用的原理是温度引起电阻变化．若电子和空穴的浓度分别为n、p，迁移率分别为μn、μp，则半导体的电导为：σ=q（nμn+pμp）因为n、p、μn、μp都是依赖温度T的函数，所以电导是温度的函数，因此可由测量电导而推算出温度的高低，并能做出电阻-温度特性曲线．这就是半导体热敏电阻的工作原理．热敏电阻包括正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）热敏电阻，以及临界温度热敏电阻（CTR）。特点热敏电阻的主要特点是：①灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上，能检测出10-6℃的温度变化；②工作温度范围宽，常温器件适用于-55℃～315℃，高温器件适用温度高于315℃（目前最高可达到2000℃），低温器件适用于-273℃～55℃；③体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度；④使用方便，电阻值可在0.1～100kΩ间任意选择；⑤易加工成复杂的形状，可大批量生产；⑥稳定性好、过载能力强。工作原理热敏电阻将长期处于不动作状态；当环境温度和电流处于c区时，热敏电阻的散热功率与发热功率接近，因而可能热敏电阻动作也可能不动作。热敏电阻在环境温度相同时，动作时间随着电流的增加而急剧缩短；热敏电阻在环境温度相对较高时具有更短的动作时间和较小的维持电流及动作电流。1、ptc效应是一种材料具有ptc(positivetemperaturecoefficient）效应，即正温度系数效应，仅指此材料的电阻会随温度的升高而增加。如大多数金属材料都具有ptc效应。在这些材料中，ptc效应表现为电阻随温度增加而线性增加，这就是通常所说的线性ptc效应。2、非线性ptc效应经过相变的材料会呈现出电阻沿狭窄温度范围内急剧增加几个至十几个数量级的现象，即非线性ptc效应，相当多种类型的导电聚合体会呈现出这种效应，如高分子ptc热敏电阻。这些导电聚合体对于制造过电流保护装置来说非常有用。3、高分子ptc热敏电阻用于过流保护高分子ptc热敏电阻又经常被人们称为自恢复保险丝（下面简称为热敏电阻），由于具有独特的正温度系数电阻特性，因而极为适合用作过流保护器件。热敏电阻的使用方法象普通保险丝一样，是串联在电路中使用。热敏电阻当电路正常工作时，热敏电阻温度与室温相近、电阻很小，串联在电路中不会阻碍电流通过；而当电路因故障而出现过电流时，热敏电阻由于发热功率增加导致温度上升，当温度超过开关温度（ts，见图1）时，电阻瞬间会剧增，回路中的电流迅速减小到安全值.为热敏电阻对交流电路保护过程中电流的变化示意图。热敏电阻动作后，电路中电流有了大幅度的降低，图中t为热敏电阻的动作时间。由于高分子ptc热敏电阻的可设计性好，可通过改变自身的开关温度（ts）来调节其对温度的敏感程度，因而可同时起到过温保护和过流保护两种作用，如kt16－1700dl规格热敏电阻由于动作温度很低，因而适用于锂离子电池和镍氢电池的过流及过温保护。环境温度对高分子ptc热敏电阻的影响高分子ptc热敏电阻是一种直热式、阶跃型热敏电阻，其电阻变化过程与自身的发热和散热情况有关，因而其维持电流（ihold）、动作电流（itrip）及动作时间受环境温度影响。当环境温度和电流处于a区时，热敏电阻发热功率大于散热功率而会动作；当环境温度和电流处于b区时发热功率小于散热功率，高分子ptc热敏电阻由于电阻可恢复，因而可以重复多次使用。图6为热敏电阻动作后，恢复过程中电阻随时间变化的示意图。电阻一般在十几秒到几十秒中即可恢复到初始值1.6倍左右的水平，此时热敏电阻的维持电流已经恢复到额定值，可以再次使用了。面积和厚度较小的热敏电阻恢复相对较快；而面积和厚度较大的热敏电阻恢复相对较慢。基本特性温度特性热敏电阻的电阻－温度特性可近似地用下式表示：R=R0exp{B（1/T-1/T0)}：R：温度T(K）时的电阻值、Ro：温度T0、（K）时的电阻值、B:B值、*T(K)=t(ºC)+273.15。实际上，热敏电阻的B值并非是恒定的，其变化大小因材料构成而异，最大甚至可达5K/°C。因此在较大的温度范围内应用式1时，将与实测值之间存在一定误差。此处，若将式1中的B值用式2所示的作为温度的函数计算时，则可降低与实测值之间的误差，可认为近似相等。BT=CT2+DT+E，上式中，C、D、E为常数。另外，因生产条件不同造成的B值的波动会引起常数E发生变化，但常数C、D不变。因此，在探讨B值的波动量时，只需考虑常数E即可。常数C、D、E的计算，常数C、D、E可由4点的（温度、电阻值）数据（T0,R0).(T1,R1）.(T2,R2）and(T3,R3），通过式3～6计算。首先由式样3根据T0和T1,T2,T3的电阻值求出B1,B2,B3，然后代入以下各式样。电阻值计算例：试根据电阻－温度特性表，求25°C时的电阻值为5(kΩ），B值偏差为50(K）的热敏电阻在10°C～30°C的电阻值。步骤（1）根据电阻－温度特性表，求常数C、D、E。To=25+273.15T1=10+273.15T2=20+273.15T3=30+273.15（2）代入BT=CT2+DT+E+50，求BT。（3）将数值代入R=5exp{(BT1/T-1/298.15）}，求R。*T:10+273.15～30+273.15。技术参数热敏电阻①标称阻值Rc：一般指环境温度为25℃时热敏电阻器的实际电阻值。②实际阻值RT：在一定的温度条件下所测得的电阻值。③材料常数：它是一个描述热敏电阻材料物理特性的参数，也是热灵敏度指标，B值越大，表示热敏电阻器的灵敏度越高。应注意的是，在实际工作时，B值并非一个常数，而是随温度的升高略有增加。④电阻温度系数αT：它表示温度变化1℃时的阻值变化率，单位为%/℃。⑤时间常数τ：热敏电阻器是有热惯性的，时间常数，就是一个描述热敏电阻器热惯性的参数。它的定义为，在无功耗的状态下，当环境温度由一个特定温度向另一个特定温度突然改变时，热敏电阻体的温度变化了两个特定温度之差的63.2%所需的时间。τ越小，表明热敏电阻器的热惯性越小。⑥额定功率PM：在规定的技术条件下，热敏电阻器长期连续负载所允许的耗散功率。在实际使用时不得超过额定功率。若热敏电阻器工作的环境温度超过25℃，则必须相应降低其负载。⑦额定工作电流IM：热敏电阻器在工作状态下规定的名义电流值。⑧测量功率Pc：在规定的环境温度下，热敏电阻体受测试电流加热而引起的阻值变化不超过0.1%时所消耗的电功率。热敏电阻⑨最大电压：对于NTC热敏电阻器，是指在规定的环境温度下，不便热敏电阻器弓起热失控所允许连续施加的最大直流电压；对于PTC热敏电阻器，是指在规定的环境温度和静止空气中，允许连续施加到热敏电阻器上并保证热敏电阻器正常工作在PTC特性部分的最大直流电压。⑩最高工作温度Tmax：在规定的技术条件下，热