敏感陶瓷 减缩版

1、1 敏感陶瓷2 是指当作用于这些材料制造的原件上是指当作用于这些材料制造的原件上的某一外界条件变化时，能引起该材料某的某一外界条件变化时，能引起该材料某种物理性能的变化，从而迅速获得某种有种物理性能的变化，从而迅速获得某种有用的信号。用的信号。3物理敏感陶瓷：物理敏感陶瓷：，如，如CdS、CdSe等；等；，如，如PTC陶瓷、陶瓷、NTC和和CTR热敏陶瓷等；热敏陶瓷等；，如，如InSb、InAs、GaAs等；等；4，如罗，如罗息盐息盐(NaKC4H4O64H2O) 、水晶、水晶、BaTiO3、PZT等；等；，如，如ZnO、SiC等；等；，如，如PbTiO3、PZT等。等。5化学敏感陶瓷化学敏感

2、陶瓷，如，如SnO2、ZnO、ZrO2等；等；，TiO2MgCr2O4、ZnO-Li2O-V2O5等。等。也在积极开发之中。也在积极开发之中。 6是一类是一类、等性质随等性质随发生发生明显变化明显变化的材料，主要用的材料，主要用于制造于制造、及及-(thermistor)。具有具有灵敏度高灵敏度高、稳定性好稳定性好、制制造工艺简单造工艺简单及及价格便宜价格便宜等特点。等特点。7热敏电阻热敏电阻称为称为，简称，简称PTC热敏热敏电阻电阻( positive temperature coefficient )； 如：如：BaTiO3陶瓷陶瓷8的的热敏电阻热敏电阻称为称为，简称，简称NTC热敏电热敏

3、电阻阻( negative temperature coefficient )； 绝大多数是绝大多数是v热敏热敏电阻，简称为电阻，简称为CTR( critical temperature resistor )。 CTR热敏电阻是一种具有热敏电阻是一种具有 开关特性的负温开关特性的负温度系数的热敏电阻。当达到临界温度时，引度系数的热敏电阻。当达到临界温度时，引起半导体陶瓷起半导体陶瓷金属相变金属相变10热敏电阻在热敏电阻在中的应用最广中的应用最广，它虽不适于，它虽不适于高精度的测量高精度的测量，但其，但其价格低价格低廉廉，多用于，多用于等。等。1112在现代社会，人们在现代社会，人们在生活和工作

4、中在生活和工作中使用使用和接触的和接触的越来越多，其中某些越来越多，其中某些易燃、易易燃、易爆、有毒气体爆、有毒气体及其及其混合物混合物一旦泄露到大气中一旦泄露到大气中，会造成，会造成大气污染大气污染，甚至引起，甚至引起爆炸和火灾爆炸和火灾。13是一种是一种陶瓷材陶瓷材料，料，(或称或称)由由于其具有于其具有灵敏度高灵敏度高、性能稳定性能稳定、结构简单结构简单、体积小体积小、价格低廉价格低廉、使用方便使用方便等优点，等优点，得到迅速发展。得到迅速发展。 14气敏陶瓷大致可分为气敏陶瓷大致可分为、及及三种：三种：15 按照按照来分类，如来分类，如SnO2型、型、ZnO型、型、 -Fe2O3型、型

5、、 -Fe2O3型、钙钛矿化合型、钙钛矿化合物型、物型、TiO2型等。型等。16是一类介于是一类介于的奇特固体的奇特固体材料，其材料，其主要特征主要特征是它的是它的，如，如ZrO2氧敏陶瓷氧敏陶瓷，K2SO4、Na2SO4等碱金属硫酸盐等。等碱金属硫酸盐等。17用用作母线，表面用作母线，表面用陶瓷涂层陶瓷涂层、触媒材料触媒材料、防晶粒生长材料防晶粒生长材料以及以及防触媒中防触媒中毒材料毒材料等涂层所制成。等涂层所制成。 1819利用利用吸附还原气体时吸附还原气体时来检测还原气体来检测还原气体，已广泛应用于，已广泛应用于家用家用、生产用、生产用和和等。等。20对对特别敏特别敏感，广泛用于感，广泛

6、用于CO报警报警和和工作环境的空气工作环境的空气监测监测等。等。21氧化锌系气敏陶瓷元件最突出的优点氧化锌系气敏陶瓷元件最突出的优点是是，一般加入适量的，一般加入适量的来来提高陶瓷元件的灵敏度提高陶瓷元件的灵敏度。22对异丁烷、丙烷、乙对异丁烷、丙烷、乙烷等烷等有较高灵敏度有较高灵敏度，碳氢化合，碳氢化合物中物中。23常见的铁的氧化物有常见的铁的氧化物有：FeO、Fe2O3和和Fe3O4；（不作详述）（不作详述）24以湿敏材料制造的以湿敏材料制造的配以配以即成为即成为。根据湿敏材料的根据湿敏材料的性能性能及其及其使用功能使用功能可分为以下四类：可分为以下四类：25，如，如LiCl电解质型。电解

7、质型。，有电解质型，有电解质型(离子离子交换树脂交换树脂)、膨润型、电容型。、膨润型、电容型。，有电容型、电阻，有电容型、电阻型、阻抗型。型、阻抗型。，如半导体硅材料。，如半导体硅材料。其中，最常用的为其中，最常用的为湿湿敏电阻型。敏电阻型。26湿敏陶瓷材料湿敏陶瓷材料种类种类繁多，繁多，化学组成化学组成复复杂。杂。按按可将可将湿敏半导体陶瓷湿敏半导体陶瓷分为分为、和和。 27MgCr2O4-TiO2系湿敏陶瓷是系湿敏陶瓷是多孔湿敏陶瓷多孔湿敏陶瓷结构，结构，达达30-40，具有，具有良好的透湿性能良好的透湿性能。MgCr2O4-TiO2系湿敏陶瓷的系湿敏陶瓷的可采可采用用传统陶瓷的制造方法传

8、统陶瓷的制造方法，但原料必须采用化学，但原料必须采用化学纯或分析纯级。纯或分析纯级。28MgCr2O4-TiO2系湿敏陶瓷的制造工艺系湿敏陶瓷的制造工艺流程如下：流程如下：MgO、Cr2O3、TiO2 称量称量 球磨球磨 干燥干燥 造粒造粒 干压干压烧结烧结 切片切片 电极电极 引线引线 装配装配 测试测试 29MgCr2O4-TiO2系系具有具有很高的很高的湿度活性湿度活性，湿度响应快湿度响应快，对温度、时间、，对温度、时间、湿度和电负荷的湿度和电负荷的，是很有应用前，是很有应用前途的途的湿敏传感器陶瓷材料湿敏传感器陶瓷材料，已用于，已用于。程序控制的微波炉，根据程序控制的微波炉，根据处于微

9、波炉处于微波炉蒸汽排口处的蒸汽排口处的的相对湿度反馈的相对湿度反馈信息，调节烹调参数。信息，调节烹调参数。 30此外，目前比较常见的此外，目前比较常见的还有还有ZnCr2O4为主晶相系为主晶相系半导体陶瓷半导体陶瓷，以，以及新研究的及新研究的。 31陶瓷湿度传感器结构陶瓷湿度传感器结构32湿敏陶瓷的应用很广泛，主要湿敏陶瓷的应用很广泛，主要应用于应用于家电家电、汽车汽车、医疗医疗、工业设工业设备备、农、林、畜牧业农、林、畜牧业等领域。等领域。 33一般电阻器的电阻值可以认为是一个恒一般电阻器的电阻值可以认为是一个恒定值，即流过它的电流与施加电压成线性关定值，即流过它的电流与施加电压成线性关系。

10、系。压敏陶瓷是指压敏陶瓷是指，用这，用这种材料制成的电阻称为种材料制成的电阻称为。34制造制造有有SiC、ZnO、BaTiO3、Fe2O3、SnO2、SrTiO3等。等。其中其中BaTiO3、Fe2O3利用的是利用的是，而，而SiC、ZnO、SrTiO3利用的是利用的是。目前，应用最广、性能最好的是目前，应用最广、性能最好的是。 35压敏电阻陶瓷具有压敏电阻陶瓷具有，对，对电压变化非常敏感。电压变化非常敏感。在在某一临界电压某一临界电压以下，压敏电阻陶瓷电以下，压敏电阻陶瓷电阻值非常高，几乎没有电流；但当阻值非常高，几乎没有电流；但当超过这一超过这一临界电压时临界电压时，电阻将急剧变化，并且有

11、电流，电阻将急剧变化，并且有电流通过。随着电压的少许增加，电流会很快增通过。随着电压的少许增加，电流会很快增大。大。压敏电阻陶瓷的这种电流压敏电阻陶瓷的这种电流-电压特性曲线电压特性曲线如图所示。如图所示。 361.齐钠二极管；齐钠二极管；2.SiC压敏电阻；压敏电阻；3.ZnO压敏电阻；压敏电阻；4.线性电阻；线性电阻；5.ZnO压敏电阻。压敏电阻。 压敏电阻的压敏电阻的I-U特性曲线特性曲线37ZnO系压敏电阻陶瓷是压敏电阻陶瓷中系压敏电阻陶瓷是压敏电阻陶瓷中。成分是成分是ZnO，并添加并添加Bi2O3、CoO、MnO、Cr2O3、Sb2O3、TiO2、SiO2、PbO等等氧化物氧化物经改

12、性烧结经改性烧结而成。而成。38ZnO压敏电阻器的应用很广，可归结压敏电阻器的应用很广，可归结为如下两方面：为如下两方面： 过压保护过压保护 稳定电压稳定电压39各种大型整流设备、大型电磁铁、大型各种大型整流设备、大型电磁铁、大型电机、通讯电路、民用设备电机、通讯电路、民用设备在开关时在开关时，会引会引起很高的过电压起很高的过电压，需要进行保护，以延长使，需要进行保护，以延长使用寿命。故在电路中接入用寿命。故在电路中接入可以抑制可以抑制过电压。过电压。此外，此外，还可作还可作晶体管保护晶体管保护、变变压器次级电路的半导体器件的保护压器次级电路的半导体器件的保护以及以及大气大气过电压保护过电压保

13、护等。等。 40由于由于具有具有优异的非线性优异的非线性和短的响应时间，且温度系数小、压敏电压和短的响应时间，且温度系数小、压敏电压的稳定度高的稳定度高，故，故得以应用。得以应用。可用于彩色电视接收机、卫可用于彩色电视接收机、卫星地面站星地面站彩色监视器彩色监视器及电子计算机末端及电子计算机末端数字数字显示装置中显示装置中稳定显像管阳极高压，以提高图稳定显像管阳极高压，以提高图像质量等。像质量等。 41光敏陶瓷也称光敏陶瓷也称，属，属半导体陶半导体陶瓷瓷。由于材料的由于材料的不同以及不同以及的差异，它的差异，它在光的照射下在光的照射下吸收光能，产生吸收光能，产生不同的光电效应：不同的光电效应：

14、和和。42利用利用来制造来制造光敏电阻光敏电阻，可，可用于各种用于各种自动控制系统自动控制系统；利用利用则可制造则可制造光电池光电池或或称太阳能电池，为人类提供了新能源。称太阳能电池，为人类提供了新能源。 43当光线照射到半导体时，当光线照射到半导体时，在光子作在光子作用下用下产生的产生的使电导增加的现使电导增加的现象，称为象，称为。44 当光线照射到当光线照射到上时，上时，如果光子能如果光子能量足够大量足够大，h Eg，就就在在p-n结附近结附近激发出激发出。在自建电场的作用下，在自建电场的作用下，n区的区的被拉向被拉向p区，区，p区的区的被拉向被拉向n区，结果区，结果n区积累了负区积累了负

15、电荷，电荷，p区积累了正电荷，产生区积累了正电荷，产生。若若将外电路接通将外电路接通，就有电流由，就有电流由p区流经外电路区流经外电路至至n区，这种效应称为区，这种效应称为。45光电二极管光电二极管、太阳能电池太阳能电池和和光电晶体管光电晶体管就是利就是利用用制成的制成的光电转换元件光电转换元件。通常通常不同的材料不同的材料具有不同的具有不同的，并，并在某在某一波长一波长有最大的灵敏度。有最大的灵敏度。在在 (0.40.76 m) 最适用的光敏材料最适用的光敏材料为为CdS和和CdSe；而在而在 (0.763 m) 最适用的最适用的光敏材料为光敏材料为PbS。目前，常用于制造光敏电阻的光敏材料有目前，常用于制造光敏电阻的光敏材料有CdS、CdSe和和PbS。 46 是利用是利用光生伏特效应光生伏特效应将太阳能将太阳能转换为电能的器件。转换为电能的器件。虽然能量虽然能量h Eg的光子均可产生激发，的光子均可产生激发，但只有能量相当于但只有能量相当于Eg的部分才能转变为电能的部分才能转变为电能。光子吸收材料的禁带在。光子吸收材料的禁带在Eg0.9eV附近时，附近时，光子激发利用率最高。光子激发利用率最高。47不仅受不仅受光子