用非平衡电桥检测内阻【实验目的】研究半导体热敏阻值的电阻和湿度的关系。【实验方案】电桥按检测方法可分为平衡电桥和非平衡电桥。其实它们都可以确切地检测阻值，但平衡电桥只能用于检测相对稳定的内阻值，而非平衡电桥能用于检测连续变化的内阻值。平衡电桥惠斯登电桥（平衡电桥）的原理如图1所示，调节R使检流计G无电压流过时，C、D两点等电位，电桥平衡，进而得到非平衡电桥非平衡电桥称作不平衡电桥或微差电桥。图2为非平衡电桥的原理图，B、D之间为一负载内阻R。因为可以测量连续变化的U（1）非平衡电桥的桥路方式1）等臂电桥电桥的四个桥臂电阻相等，即R2）输出对称电桥，俗称立式电桥这时电桥的桥臂内阻对称于输出端，即R3）电源对称电桥，亦称为卧式电桥这时从电桥的电源端看桥臂内阻对称，即R4）比列电桥这时桥臂内阻成一定的比列关系，即R为比列系数。实际上这是通常方式的非平衡电桥。相对桥臂内阻很大时的非平衡电桥（电流输出方式）当负载内阻表示。ABC移相的电压降为UDC之差，即DCBC=0，即电桥处于平衡状态。为了检测的确切性，在检测的起始点，电桥必须调至平衡，称为预调平衡。预调平衡可使输出只与某一臂的内阻变化有关。若R各类电桥的输出电流公式如下：1）等臂电桥（R较小时，即满足RR时，里面（7）～（9）三式的分母中含R项可略去，公式可得以简化，这儿从略。
通常来说，等臂电桥和输出对称电桥的输出电流比电源对称电桥高，因而灵敏度也高，但电源对称电桥的检测范围大，可以通过选择R差别愈大，检测范围也愈大。在用非平衡电桥测内阻时，需将被测内阻R接入非平衡电桥，并进行预调平衡，这时电桥输出电流为0。改变外界条件（如温度t），则被测内阻发生变化，这时电桥输出电流相对桥臂内阻可比拟时的非平衡电桥（功率输出方式）当负载内阻R就是说有输出功率，此种电桥称作为功率桥。功率桥可以表示为图3（a）。应用有源端口网路定律，功率桥可以简化为图3（b）所示电路。UBD为BD之间的开路电流，由（5）式表示，R″是有源一端网路等值大道中的内阻，其值等于该网路入端内阻（10）由3（b）可知，流经负载内阻R，这是功率桥的平衡条件，与（5）式一致，也就是说功率输出方式与电流输出方式的非平衡电桥的平衡条件是一致的。最大功率输出时，电桥的灵敏度最高。当电桥的负载内阻R（12）即阻抗匹配时，电桥的输出功率最大。此时电桥的输出电压由（11）式得（13）输出电流为的内阻有增量R时，我们可以得到三种桥路方式的电压、电压和功率变化。检测时都须要预调平衡，平衡时的均为0，电压、电压和功率变化都是相对平衡状态时讲的。
最大功率输出时，三种桥路方式的电压、电压和功率变化分别为：1）等臂电桥R（15）2）输出对称电桥桥R（16）3）电源对称电桥R（17）测得I（18）可得到R，进而求得R当内阻增量R较小时，即满足R＜＜R时，里面（15）～（17）三组公式的分母含半导体热敏内阻（2.7kΩMF512.7kΩMF51型半导体热敏内阻，是由一些过渡金属氧化物（主要用Mn、Co、Ni和Fe导体的特点。对于通常半导体材料，内阻率随气温变化主要依赖于自旋含量，而迁移率随气温的变化相对来说可以忽视。但上述过渡金属氧化物则有所不同，在温度范围内基本上已全部电离，即氮化物含量基本上与温度无关，此时主要考虑迁移率与湿度的关系。随着气温下降，迁移率降低，内阻率升高，故这类金属氧化物半导体是一种具有负气温系数的热敏内阻器件，其阻值—温度特点见表1。依据理论剖析，半导体热敏内阻的内阻—温度特点的物理表达式一般可表示为（19）其中R25为材料常数，其值因制做时不同的处理方式而异电桥法测电阻，对确定的热敏内阻，可以由实验测得的内阻—温度曲线求得。我们也可以把（19）式写成比较简单的表达式（20）其中2982.7KΩMF51型热敏内阻的内阻—温度特点（供参考）气温（内阻(【实验器材】DHQJ-3型非平衡电桥实验仪，桥臂内阻调节范围为10Ω～11.11KΩ，步进值为lΩ。实验仪面板示意图如图4所示。1、为工作电源负端；2、为R内阻端；9、为工作电源正端；10、为数字电流表；11～14、为R内阻调节盘电桥法测电阻，分别为1000、100、10、1内阻盘；
