王贵生 雷 宇 邓金祥 高红丽 杨倩倩 刘敏蔷 王吉有

(北京工业大学应用数理学院，北京 100124)

设计性实验是从基本教学实验向实际科学实验的过渡，是对过去基本实验的综合应用和对未来复杂实验的初步训练。从教学上来说，实验内容的选择要保证综合性，典型性和探索性，同时具有充分的可行性。综合考虑各个因素，大部分高校选择“热敏电阻温度计的设计与定标”[1-3]——利用半导体材料制备的热敏电阻，设计出测温范围在室温-80℃的温度计。

温度计的设计需要综合考虑待定标的物理量与温度之间的线性关系、灵敏度的高低、测温范围和材料的成本。热敏电阻，作为广泛使用的电学元器件，只要设计方案合理，很容易就能够满足以上基本条件。在本实验的教学中，电流型非平衡电桥改装热敏电阻温度计的设计方案被广泛采用。为了保证灵敏度，电桥中待确定的电阻阻值与热敏电阻阻值尽量接近[4]。同时，为了确保热敏电阻工作的安全性，在工作温度范围内，半导体两端实际加载电压不能超过安全阈值，约2V。

在教学中我们发现，当采用量程为300微安，内阻大约在1500～2000欧姆的微安表时，总是出现热敏电阻被击穿的现象。即使非常仔细，把参数优化到最合理的取值[5]，依然无法避免。然而改用同样量程，内阻约为160欧姆的微安表后，这种现象不再发生。通过分析我们发现，微安表内阻值的大小对热敏电阻安全性起到决定性的作用。本研究以量程为300微安的表头为例，给出微安表内阻值对热敏电阻温度计设计的影响。……