特种陶瓷课件64敏感陶瓷.ppt
《特种陶瓷课件64敏感陶瓷.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《特种陶瓷课件64敏感陶瓷.ppt(20页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、6.4 敏感陶瓷敏感陶瓷本章主要内容本章主要内容:1 敏感陶瓷的分类及应用敏感陶瓷的分类及应用2 敏感陶瓷的半导化过程敏感陶瓷的半导化过程3 热敏陶瓷热敏陶瓷 3.1 热敏陶瓷的分类热敏陶瓷的分类 3.2 热敏陶瓷的电阻温度系数热敏陶瓷的电阻温度系数 3.3 热敏陶瓷阻温特性热敏陶瓷阻温特性 3.4 PTC热敏电阻陶瓷热敏电阻陶瓷 3.5 NTC热敏电阻陶瓷热敏电阻陶瓷4 气敏陶瓷气敏陶瓷 4.1 气敏陶瓷分类气敏陶瓷分类 4.2 气敏陶瓷的性能气敏陶瓷的性能 4.3 典型的气敏陶瓷典型的气敏陶瓷1 敏感陶瓷的分类及应用敏感陶瓷的分类及应用1.1 分类分类敏感陶瓷多属半导体陶瓷,是新型多晶半导
2、体电子陶瓷。敏感陶瓷多属半导体陶瓷,是新型多晶半导体电子陶瓷。根据某些陶瓷的电阻率、电动势等物理量对热、湿、光、根据某些陶瓷的电阻率、电动势等物理量对热、湿、光、电压及某种气体、某种离子的变化特别敏感这一特性,电压及某种气体、某种离子的变化特别敏感这一特性,可把这些材料分别称作可把这些材料分别称作热敏、湿敏、光敏、压敏、气敏热敏、湿敏、光敏、压敏、气敏及离子敏感陶瓷。这类材料大多是半导体陶瓷,如及离子敏感陶瓷。这类材料大多是半导体陶瓷,如ZnO、SiC、SnO2、TiO2、Fe2O3、BaTiO3和和SrTiO3等。等。此外,还有此外,还有具有压电效应的压力、位置、速度、声波敏具有压电效应的压
3、力、位置、速度、声波敏感陶瓷感陶瓷,具有铁氧体性质的,具有铁氧体性质的磁敏陶瓷磁敏陶瓷及具有多种敏感特及具有多种敏感特性的性的多功能敏感陶瓷多功能敏感陶瓷等。等。1.2 应用应用敏感陶瓷广泛应用于工业检测、控制仪器、交通敏感陶瓷广泛应用于工业检测、控制仪器、交通运输系统、汽车、机器人、防止公害、防灾、公运输系统、汽车、机器人、防止公害、防灾、公安及家用电器等领域。安及家用电器等领域。各种敏感陶瓷的分类、用途及材料见各种敏感陶瓷的分类、用途及材料见表表6-6(P200)。2 敏感陶瓷的半导化过程敏感陶瓷的半导化过程敏感陶瓷绝大部分是由各种氧化物组成的,在常温下敏感陶瓷绝大部分是由各种氧化物组成的
4、,在常温下它们都是绝缘体,要使它们变为半导体,需要一个它们都是绝缘体,要使它们变为半导体,需要一个半半导化导化的过程。的过程。所谓半导化,是指在禁带中形成附加能级:施主能级所谓半导化,是指在禁带中形成附加能级:施主能级或受主能级。或受主能级。它们的电离能一般比较小,在室温下就它们的电离能一般比较小,在室温下就可以受到热激发产生导电载流子,从而形成半导体。可以受到热激发产生导电载流子,从而形成半导体。形成附加能级主要有两个途径形成附加能级主要有两个途径:不含杂质的氧化物主:不含杂质的氧化物主要通过化学计量比偏离来形成;而含杂质的氧化物附要通过化学计量比偏离来形成;而含杂质的氧化物附加能级的形成还
5、与杂质缺陷有关。加能级的形成还与杂质缺陷有关。3 热敏陶瓷热敏陶瓷 热敏陶瓷热敏陶瓷(heat sensitive ceramics)是一类电阻是一类电阻率随温度发生明显变化的材料率随温度发生明显变化的材料,用于制作温度,用于制作温度传感器、线路温度补偿及稳频等的元件传感器、线路温度补偿及稳频等的元件热敏热敏电阻电阻。3.1 热敏陶瓷的分类热敏陶瓷的分类v根据热敏陶瓷的阻温特性根据热敏陶瓷的阻温特性,可把热敏陶瓷分为负温度系,可把热敏陶瓷分为负温度系数数NTC(negative temperature coefficient););正温正温度系数度系数PTC(positive temperat
6、ure coefficient)热热敏陶瓷;临界温度热敏电阻敏陶瓷;临界温度热敏电阻C.T.R(critical temperature resistor)及线性阻温特性热敏陶瓷四大及线性阻温特性热敏陶瓷四大类。类。v按照热敏陶瓷的使用温度区间按照热敏陶瓷的使用温度区间,又可分为低温热敏电阻,又可分为低温热敏电阻陶瓷,通用(中温)热敏电阻陶瓷(工作区间大约在陶瓷,通用(中温)热敏电阻陶瓷(工作区间大约在-60+300),高温热敏电阻陶瓷(工作温区约在),高温热敏电阻陶瓷(工作温区约在3001000),以及工作温度区间在某一狭窄范围内),以及工作温度区间在某一狭窄范围内的开关热敏陶瓷,其电阻率在
7、某一临界温度的开关热敏陶瓷,其电阻率在某一临界温度Tc发生突变。发生突变。3.2 热敏陶瓷的电阻温度系数热敏陶瓷的电阻温度系数v此处的电阻温度系数是指此处的电阻温度系数是指零功率电阻值零功率电阻值的温度系数。的温度系数。零功率电阻值零功率电阻值又称为不发热功率电阻值或冷电阻值,又称为不发热功率电阻值或冷电阻值,是在一定的环境温度下采用引起阻值变化不超过是在一定的环境温度下采用引起阻值变化不超过0.1%的测量功率所测得的实际电阻值。的测量功率所测得的实际电阻值。v温度为温度为T时的电阻温度系数定义为:时的电阻温度系数定义为:T=1/RT(dRT/dT)其中其中RT为温度为温度T时的电阻值。温度系
8、数时的电阻值。温度系数T有正负之有正负之分,相应的材料分别称为分,相应的材料分别称为PTC和和NTC热敏陶瓷。热敏陶瓷。3.3 热敏陶瓷的阻温特性热敏陶瓷的阻温特性v对于对于PTC陶瓷陶瓷,曲线在某一温度段内发生突变,此,曲线在某一温度段内发生突变,此温度区间内的曲线近似成线性。若电阻发生突变的温度区间内的曲线近似成线性。若电阻发生突变的始温和终温分别为始温和终温分别为Tb和和Tp,相应的零功率电阻值为相应的零功率电阻值为Rb和和Rp,电阻温度系数在该温度区间内可表示为:电阻温度系数在该温度区间内可表示为:T=2.303/(Tp-Tb)lg(Rp/Rb)v对于对于NTC陶瓷陶瓷,电阻值与温度的
9、关系为:,电阻值与温度的关系为:RT=R0exp(B/T)式中,式中,RT为温度为温度T时热敏电阻的电阻值,时热敏电阻的电阻值,R0为温度为温度T时热敏电时热敏电阻的电阻值,阻的电阻值,B为热敏电阻常数,为热敏电阻常数,B值越大,热敏电阻的电阻相对值越大,热敏电阻的电阻相对于温度的变化率越大。一般所用材料的于温度的变化率越大。一般所用材料的B值为值为20006000K。NTC陶瓷的电阻温度系数为:陶瓷的电阻温度系数为:T=-B/T2 上式表示,上式表示,NTC热敏电阻的温度系数热敏电阻的温度系数T在工作温度范围内并不是在工作温度范围内并不是常数,而是随温度的升高迅速减小。但常数,而是随温度的升
10、高迅速减小。但B值越大,则在同样温度值越大,则在同样温度下的下的也越大,即灵敏度越高。也越大,即灵敏度越高。因此,温度系数只能表示因此,温度系数只能表示NTC热热敏电阻陶瓷在某个特定温度下的热敏性,所以温度系数常用下标敏电阻陶瓷在某个特定温度下的热敏性,所以温度系数常用下标来标明温度值。来标明温度值。3.4 PTC热敏电阻陶瓷热敏电阻陶瓷vPTC热敏电阻陶瓷主要是掺杂热敏电阻陶瓷主要是掺杂BaTiO3系陶瓷。通过对系陶瓷。通过对BaTiO3进行掺杂,并控制烧结气氛(氧化气氛),可进行掺杂,并控制烧结气氛(氧化气氛),可获得晶粒充分半导化,晶界具有适当电绝缘性的获得晶粒充分半导化,晶界具有适当电
11、绝缘性的PTC热敏陶瓷。热敏陶瓷。vBaTiO3 PTC陶瓷陶瓷不仅可作为开关型或缓变型热敏陶瓷不仅可作为开关型或缓变型热敏陶瓷电阻,用来探测及控制某一特定温区或温度点的温度,电阻,用来探测及控制某一特定温区或温度点的温度,也可以作为电流限制器使用。也可以作为电流限制器使用。相关应用有:相关应用有:马达过热马达过热保护,液面深度的探测,温度的控制和报警以及用作保护,液面深度的探测,温度的控制和报警以及用作破坏性保险丝等。此外,还可用于定温加热器、马达破坏性保险丝等。此外,还可用于定温加热器、马达启动器和延时开关等。启动器和延时开关等。3.5 NTC热敏电阻陶瓷热敏电阻陶瓷vNTC热敏电阻陶瓷是
12、随温度升高电阻率按指数关系热敏电阻陶瓷是随温度升高电阻率按指数关系减小的一类陶瓷材料,它们大多数是尖晶石结构或减小的一类陶瓷材料,它们大多数是尖晶石结构或其它结构的其它结构的氧化物陶瓷氧化物陶瓷,其中多数含有一种或多种,其中多数含有一种或多种过渡金属氧化物,主要成分是过渡金属氧化物,主要成分是CoO、NiO、MnO、CuO、ZnO、MgO、Fe2O3、Cr2O3、Al2O3、ZrO2、TiO2等。等。vNTC热敏电阻陶瓷热敏电阻陶瓷主要应用于主要应用于温度测量和温度补偿温度测量和温度补偿等,其优点是电阻值受氧的影响不大,在空气中稳等,其优点是电阻值受氧的影响不大,在空气中稳定、灵敏度高、价格便
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 特种 陶瓷 课件 64 敏感
限制150内