溫度系數(shù)

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溫度系數(shù)（temperature coefficient）是指在溫度變化1K時(shí)，特定物理量的相對(duì)變化。

以下的公式中，R為特定的物理量，T為量測(cè)物理量時(shí)的溫度，T₀為參考溫度，ΔT為量測(cè)溫度及參考溫度的溫度差，α為（線性）溫度系數(shù)。則物理量可以用以下公式表示：

$\operatorname{R}(T) = \operatorname{R}(T_0)(1 + \alpha\Delta T)$

此處α的因次為溫度的倒數(shù)（1/K或K^?1）。

以上式子的物理量和溫度成線性關(guān)系，若物理量和溫度的多項(xiàng)式或?qū)?shù)成正比，也可以在一定溫度范圍內(nèi)計(jì)算溫度系數(shù)，近似此范圍內(nèi)的物理量變化。若物理量是隨溫度指數(shù)增長或指數(shù)衰減（例如阿倫尼烏斯方程），只能在一個(gè)很小的溫度范圍內(nèi)計(jì)算溫度系數(shù)。

溫度系數(shù)會(huì)隨應(yīng)用領(lǐng)域的不同而不同，例如核能、電子學(xué)或磁學(xué)均有其溫度系數(shù)。物體的彈性模量也會(huì)隨溫度而變化，一般彈性模量會(huì)隨溫度升高而下降。

負(fù)溫度系數(shù)

負(fù)溫度系數(shù)（NTC）是指一物體在一定溫度范圍內(nèi)，其物理性質(zhì)（例如電阻）隨溫度升高而降低。半導(dǎo)體、絕緣體的電阻值都隨溫度上升而下降。

熱導(dǎo)率為負(fù)溫度系數(shù)的材料自1961年起，常用在地板暖氣中。負(fù)溫度系數(shù)可以避免對(duì)地毯、豆豆椅、床墊的部份過度加熱，部份過度加熱可能會(huì)破壞木質(zhì)地板，甚至?xí)a(chǎn)生火災(zāi)。

半導(dǎo)體和陶瓷的電阻為負(fù)溫度系數(shù)。

電阻的溫度系數(shù)

參見：物質(zhì)導(dǎo)電率的列表

在設(shè)計(jì)電子元件及電路時(shí)需考慮溫度對(duì)電阻和元件的影響。導(dǎo)體的電阻率對(duì)溫度大致為線性變化，可以近似為下式：

$\operatorname{\rho}(T) = \rho_{0}[1 + \alpha_{0}(T-T_{0})]$

其中

$\alpha_{0}=\frac{1}{\rho_{0}}\left [ \frac{\Delta \rho}{\Delta T}\right ]_{T=T_{0}}$

$ρ 0$ 只是對(duì)應(yīng)某一特定溫度（例如T = 0 °C）下的電阻率^[1]

不過半導(dǎo)體的電阻率對(duì)溫度就是指數(shù)變化:

$\operatorname{\rho}(T) = S \alpha^{\frac{B}{T}}$

其中 $S$ 定義為截面積，而 $α$ 及 $b$ 則是決定其函數(shù)和特定溫度下電阻率數(shù)值的系數(shù)。

而導(dǎo)體而言， $α$ 即為其電阻溫度系數(shù)。半導(dǎo)體的電阻溫度系數(shù)則不太一致，有些文獻(xiàn)^[2]將上述的 $α$ 為半導(dǎo)體的電阻溫度系數(shù)。但描述半導(dǎo)體的電阻溫度特性時(shí)，常會(huì)整理上式，使 $α$ 為常數(shù)e，以那時(shí)的 $b$ 來描述半導(dǎo)體的電阻溫度特性。

上述性質(zhì)常用在熱敏電阻中。

電阻的正溫度系數(shù)

電阻的正溫度系數(shù)（PTC）是指材料的電阻值會(huì)隨溫度上升而上升，若一物質(zhì)的電阻溫度特性可作為工程應(yīng)用，一般需要其阻值隨溫度有較大的變化，也就是溫度系數(shù)較大。溫度系數(shù)越大，代表在相同溫度變化下，其電阻增加的越多。

電阻的負(fù)溫度系數(shù)

大部份陶瓷的電阻為負(fù)溫度系數(shù)，其統(tǒng)御方程式為阿倫尼烏斯方程

$R=A \cdot e^{\frac{B}{T}}$

其中R為電阻，A和B為常數(shù)，而T為絕對(duì)溫度（K）。

常數(shù)B和形成及移動(dòng)載流子所需的能量有關(guān)，因此若B降的越低，材料越接近絕緣體。NTC電阻的目的就是選擇適當(dāng)?shù)南禂?shù)B，可以對(duì)溫度有良好的靈敏度。利用常數(shù)B可以建立以下電阻和溫度的關(guān)系：

$R = r^{\infty}e^{\frac{B}{T}} = R_{0}e^{-\frac{B}{T_{0}}}e^{\frac{B}{T}}$

其中 $R 0$ 為溫度在 $T 0$ 時(shí)的阻值。

單位

電阻的溫度系數(shù)有時(shí)會(huì)以ppm/°C表示，是指當(dāng)溫度在其操作溫度附近變化時(shí)，其電阻變化的比例。

可逆溫度系數(shù)

殘留磁通密度（Br）對(duì)溫度的變化是磁體材料的重要特性之一。像陀螺儀或行波管等應(yīng)用都需要在大幅度的溫度范圍內(nèi)有固定的磁場(chǎng)。殘留磁通密度的可逆溫度系數(shù)（reversible temperature coefficient，簡稱RTC）定義為：

$RTC = \frac{\Delta Br}{Br \Delta T} \times 100%$

為了滿足這些要求，在1970年代開發(fā)了溫度補(bǔ)償?shù)?a href="/w/%E7%A3%81%E9%93%81" title="磁鐵" class="mw-redirect">磁鐵^[3]。傳統(tǒng)的釤鈷磁鐵其殘留磁通密度隨溫度上升而下降，而在特定溫度范圍內(nèi)GdCo（釓鈷）磁鐵其殘留磁通密度隨溫度上升而上升。借由調(diào)整合金中釤和釓的比例，可將特定溫度范圍內(nèi)的可逆溫度系數(shù)調(diào)整到接近零。

熱膨脹系數(shù)

主條目：熱膨脹系數(shù)

物質(zhì)的大小會(huì)受因溫度而變化，熱膨脹系數(shù)可用來說明一物體隨溫度的變化。另一個(gè)類似的系數(shù)是線性熱膨脹系數(shù)，用來描述一個(gè)物體長度隨溫度的變化。由于物體的長度可以表示溫度，物體的熱膨脹特性可用來制作溫度計(jì)及自動(dòng)調(diào)溫器。

核反應(yīng)度的溫度系數(shù)

在核能工程中，核反應(yīng)度（reactivity）的溫度系數(shù)是指因核反應(yīng)元件或核反應(yīng)冷媒溫度變化，所造成的核反應(yīng)度變化（以能量的變化來表示），可定義如下：

$\alpha_{T}=\frac{\partial \rho}{\partial T}$

其中 $ρ$ 為核連鎖反應(yīng)中的有效中子增殖因子（核反應(yīng)度），而T為溫度?？捎缮鲜娇闯?span id="iviaflb" class="texhtml">α_T是核反應(yīng)度對(duì)溫度的偏微分，也就是核反應(yīng)度的溫度系數(shù)。 $α T$ 表示溫度變化對(duì)核反應(yīng)度的影響，可應(yīng)用在被動(dòng)式核能安全。負(fù)的 $α T$ 常被視為是核能安全的重要指標(biāo)，不過由于實(shí)際反應(yīng)器的大幅度溫度變化（和理論上的均質(zhì)反應(yīng)器不同），限制了以此單一數(shù)值作為核能安全指標(biāo)的可行性^[4] 。

在以水為中子減速劑的核反應(yīng)器，總體核反應(yīng)度對(duì)溫度的變化會(huì)以核反應(yīng)性對(duì)水溫度的變化來表示，不過反應(yīng)器中的不同材質(zhì)（如燃料或包復(fù)層）均有個(gè)自的核反應(yīng)度溫度系數(shù)。水會(huì)隨著溫度升高而膨脹，因此中子在中子減速劑中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間會(huì)變長，燃料的體積變化相對(duì)較小。燃料溫度變化造成的核反應(yīng)度影響，會(huì)形成一種稱為多普勒展寬的現(xiàn)象，是指填充材料中的快中子吸收共振，避免中子被熱化減速的現(xiàn)象^[5]。

參考資料

↑ Kasap, S. O.. Principles of Electronic Materials and Devices. Third. Mc-Graw Hill. 2006: p. 126.
↑ Alenitsyn, Alexander G.; Butikov, Eugene I.; Kondraryez, Alexander S.. Concise Handbook of Mathematics and Physics. CRC Press. 1997: pp. 331–332. ISBN 0-8493-7745-5.
↑ About Us. Electron Energy Corporation.
↑ Duderstadt & Hamilton 1976, pp. 259–261
↑ Duderstadt & Hamilton 1976, pp. 556–559

Duderstadt, James J.; Hamilton, Louis J.. Nuclear Reactor Analysis. Wiley. 1976. ISBN 0-471-22363-8.

參考來源

維基百科-溫度係數(shù)

出自A+醫(yī)學(xué)百科 “溫度系數(shù)”條目 http://m.31365zzz.com/w/%E6%B8%A9%E5%BA%A6%E7%B3%BB%E6%95%B0 轉(zhuǎn)載請(qǐng)保留此鏈接

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負(fù)溫度系數(shù)

電阻的溫度系數(shù)

電阻的正溫度系數(shù)

電阻的負(fù)溫度系數(shù)

單位

可逆溫度系數(shù)

熱膨脹系數(shù)

核反應(yīng)度的溫度系數(shù)

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