一、实验目的
①了解半导体热敏电阻的主要特性；②学习电桥电路的原理；③完成简单的温度报警器实验。
二、实验材料
本实验所用元件详见表一。实验中我们要用到一个新的半导体元件——热敏电阻。它的外形和电路符号见图1。热敏电阻是用对温度极为敏感的半导体材料做成的，它和普通电阻最根本的区别是它的阻值能随温度的高低而显著地变化。热敏电阻在温度测量、温度控制等方面有着广泛的应用。
热敏电阻按工作特性分为正温度系数和负温度系数两类，以适应不同的需要。我们在实验中所用的MF12型热敏电阻是负温度系数型，在温度升高时，它的阻值随着变小。正温度系数型的热敏电阻阻值要随温度的升高而变大。
三、实验步骤
1．热敏电阻实验。将万用表拨到电阻R×100档，用夹子把表笔分别夹在热敏电阻两端，并记下电阻读数。然后用手捏住热敏电阻，使阻体温度慢慢升高。观察万用表，会看到指针慢慢向前移动，表明电阻在逐渐减小，减小到一定数值后，指针停下来。如果我们用电烙铁靠近热敏电阻进行加热，阻值还会明显下降。把手指或电烙铁移开，温度逐渐下降，表针又回到原来的位置。这个方法可以用来检测热敏电阻的好坏，我们应选用环境温度变化时，阻值变动大的热敏电阻。
热敏电阻上所标志的阻值，叫做“标称阻值”，它常常和我们测出的读数不相等。这是因为热敏电阻的标称阻值是在温度为25°C的条件下，用专用的测量仪器测得的。我们测量时，环境温度不同，而且用万用表测量会有一定的电流通过电阻产生热量，使测量出现误差。
2．电桥电路实验。在实验板上焊一个图2所示电路，组成一个“电桥”。R\(_{1}\)、R2、R\(_{3}\)、R4为四个桥臂电阻，E\(_{C}\)为输入电压，A、B两点为电桥的输出端。先调整微调电阻R2上面的滑片，使它的阻值最大。接上电池，用万用表测量A、B两点间的电压，A点接正表笔，B点接负表笔。此时电表读数约0.5伏。轻轻拨动R\(_{2}\)的滑片，使它的阻值逐渐减小，在R2到某一位置时，AB间的电压为零。这时A、B两点的电位相等，即V\(_{A}\)=VB，继续减小R\(_{2}\)，万用表表针会反指。实验表明电阻R2从最大值变到最小值时，电桥的输出点A、B间电压发生了由正→零→负这样一个变化过程。这是为什么呢？
我们知道，串联电路中各电阻上的电压降与其电阻大小成正比。那么R\(_{3}\)两端电压UAC=\(\frac{R}{_{3}}\)R1+R\(_{3}\)EC，同样R4上的电压U\(_{BC}\)=R4;R\(_{2}\)+R4EC。比较两式可以看出，只要满足\(\frac{R}{_{1}}\)R3=R\(_{2}\);R4这个条件，就能使U\(_{AC}\)＝UBC。我们把这状态称作“电桥平衡”。如果四个桥臂电阻中任意一个的阻值发生变化，就会破坏电桥的平衡，使U\(_{AC}\)≠UBC，电阻值变化越大，AB间的输出电压也越大。
在上面实验中，R\(_{3}\)=R4=10KΩ，R\(_{1}\)为2KΩ。开始时R2阻值为最大，约为4.3KΩ左右，AB两点的电压输出也最大。调整R\(_{2}\)阻值，当R2=2KΩ时电桥达到平衡，输出为零。R\(_{2}\)继续减小，电桥输出电压会反方向增大。
如果把电路中的R\(_{1}\)换成热敏电阻Rt，电路状态就随温度变化，成了一个温度电桥。预先调整R\(_{2}\)，使R2=R\(_{t}\)，电桥平衡。当环境温度变化时，Rt的阻值也发生变化，使电桥脱离平衡状态，A、B两点产生微小的输出电压，经过放大就可以带动控制器工作了。
用电桥做测量电路，具有精确、灵敏、工作稳定等优点，常用来测量微小电流、精密电阻等一些微小的变化量。
3．温度报警器实验。报警器电路如图3所示。图4是实验时线路板上的元件排列位置。接通电源后，调节电阻R\(_{2}\)使A、B两点之间电压为零，电桥处在平衡状态，发光管不亮。用加热的电烙铁靠近热敏电阻Rt，对它加热。几秒钟后发光管发光，表明温度超过了一定数值。拿开烙铁，热敏电阻的温度慢慢降低，发光管随之熄灭。这就是一个简单的“超温报警器”。
如果实验不成功，可将BG\(_{2}\)的基极焊开，用万用表测A、B间电桥输出电压，同时调整R2大小，使R\(_{t}\)温度升高时，A、B间电压大于1伏。另外，焊接时要注意BG3的型号和接法，它是锗PNP型三极管，不要和其他管子搞混。
四、电路原理
图3的实验电路是由测温电桥、放大器和报警显示三部分组成。测温电桥把温度变化转变为微弱的电压变化，这个电压信号经放大后带动发光二极管显示。
电路中BG\(_{1}\)、BG2组成的放大器叫“差动放大器”，信号由两管基极输入，经放大由两管（或一管）的集电极输出。这种电路的优点是温度稳定性好，放大器的工作受环境温度影响小，常用来放大直流电压信号。
五、动脑筋
请设法用温度检测电路来控制本刊第五期《实验一》的电子峰鸣器，使温度超过限定范围时能发出“嘟”的报警声。适当调整电桥中电阻阻值就可以做成“水开报警器”，把热敏电阻放在水壶上面，水一烧开，壶内蒸汽使热敏电阻温度上升发出警报。我们也可以改成“霜冻报警器”，使电路在室外温度骤降，出现霜冻时发声报警。大家可以通过实验确定具体电路。
通知：本刊今年第三、五期上曾刊登过我厂函售《电子小实验》套件的消息，现因库存套件有限，我厂决定九月三十日以后不再办理此项业务，特告读者。(北京二龙路中学校办工厂) (陈鹏飞 王友文)