
【电】 thermal coefficient of resistance
电阻热系数(Temperature Coefficient of Resistance, TCR)是电子工程和材料科学中的关键参数,用于描述材料电阻率随温度变化的特性。其标准定义为:在指定温度范围内,电阻器的电阻值随温度变化而产生的相对变化率,通常用每摄氏度(ppm/°C)或百分比每摄氏度(% /°C)表示。该参数直接反映材料的导电性能对温度的敏感性,对电路稳定性设计至关重要。
电阻热系数(TCR)的数学表达式为: $$ alpha = frac{1}{R} cdot frac{dR}{dT} $$ 其中:
在工程实践中,常采用简化公式计算: $$ alpha = frac{R_2 - R_1}{R_1 cdot (T_2 - T_1)} times 10 quad text{(单位:ppm/°C)} $$ $T_1$ 和 $T_2$ 分别为参考温度与目标温度,$R_1$、$R_2$ 为对应电阻值。
正温度系数材料(PTC)
电阻随温度升高而增大,如金属材料(铜:+3930 ppm/°C;铂:+3920 ppm/°C)。其原理源于温度升高加剧晶格振动,阻碍电子定向移动。
负温度系数材料(NTC)
电阻随温度升高而减小,常见于半导体和陶瓷材料(热敏电阻)。例如锰镍氧化物陶瓷的 TCR 可达 -40000 ppm/°C,源于载流子浓度随温度指数级增长。
精密电阻器设计
仪器仪表用金属箔电阻 TCR 可控制在 ±1 ppm/°C 内(如 Vishay 专利技术),通过合金成分优化抵消晶格散射效应。
温度传感器校准
铂电阻温度计(PT100)依据 IEC 60751 标准,要求 TCR 为 3850 ppm/°C ±偏差,线性度误差需低于 0.1°C。
集成电路热补偿
芯片中采用多晶硅电阻网络,通过正负 TCR 材料组合实现温度漂移自校正(如 ADI 的 ±0.5 ppm/°C 基准电压源)。
权威文献参考
- Ashcroft, N. W., & Mermin, N. D. (1976). Solid State Physics. Saunders College. (金属电阻率温度模型)
- IEEE Standard 1287-2021. Guide for Temperature Measurement in Resistance Heating. (工程测试规范)
- IEC 60195:2016. Method of measurement of the temperature coefficient of resistance. (国际标准测试方法)
电阻温度系数(Temperature Coefficient of Resistance, TCR)是描述电阻值随温度变化程度的物理量,具体含义如下:
电阻温度系数表示温度每变化1摄氏度时,电阻值的相对变化量。其单位为ppm/℃(即百万分之一每摄氏度)。例如,某材料的TCR为100 ppm/℃,意味着温度每升高1℃,电阻值增加原值的0.01%。
公式为: $$ alpha = frac{R - R_a}{R_a cdot (T - T_a)} times 10 quad (text{单位:ppm/℃}) $$ 其中,( R_a ) 为基准温度 ( T_a ) 下的电阻值,( R ) 为温度 ( T ) 时的电阻值。
紫铜的TCR为1/234.5℃,即约4260 ppm/℃,表明其电阻对温度较敏感。实际应用中需根据材料特性选择合适TCR的元件,以确保电路稳定性。
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