半导体材料PPT

1、热敏电阻器 、
v PTC热敏电阻器以BaTiO3固溶体为主晶相的半导体陶瓷元 件。在一定的温度范围内，其阻值随温度的增加而增加， 表现出所谓的PTC效应。按材料居里点可分为低温、高温， 按阻值可分为低阻、高阻，按使用电压可分为低压、常压 和高压，按曲线陡度可分为缓变型和开关型。
v PTC热敏电阻于1950年出现，随后1954年出现了以钛酸钡 为主要材料的PTC热敏电阻。到7O年代中期得到了很大的 发展，各种不同用途的PTC热敏电阻元件相继出现。PTC热 敏电阻在工业上可用作温度的测量与控制，或者汽车某部 位的温度检测与调节，也可以大量用于民用设备，如控制 瞬间开水器的水温、空调器与冷库的温度。到目前为止， 无论是工业电子设备，还是家用电器产品，几乎到处都可 以看到PTC热敏电阻元件。据世界上最大的电子陶瓷生产 公司之一的日本村田制作所报导，PTC产品的品种规格已 达169种。近年来，随着通信技术的迅猛发展，对于程控 电话交换机用PTC过电流保护元件、移动电话石英晶体振 荡器用PTC恒温器等需求剧增。为了降低汽车尾气排放和 提高冷启动速度，需要大量汽车冷启动用PTC加热片。
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2011年3月31日 年 月 日
件及应用
一、半导体陶瓷概念
v 半导体陶瓷就是指导电性介于导电和绝缘介质之间的陶瓷 半导体陶瓷就是指导电性介于导电和绝缘介质之间的陶瓷 材料， 材料，具有半导体特性、电导率约在10-6～105S/m的陶瓷。 半导体陶瓷的电导率因外界条件（温度、光照、电场、气 氛和温度等）的变化而发生显著的变化，因此可以将外界 环境的物理量变化转变为电信号，制成各种用途的敏感元 件，又由于半导体陶瓷有独特的电学性能，同时还具有优 良的机械性能、热性能和良好的化学稳定性、因而已成为 当代科学技术中不可缺少的重要材料。 v 如用于电动机、收录机、计算机、复印机、变压器、烘干 机、暖风机、电烙铁、彩电消磁、燃料的发热体、阻风门、 化油器、功率计、线路温度补偿等。
v 另外，PTC热敏陶瓷在彩电消瓷器，空诃器，暖风机，节 能灯软启动等家用电器方面得到了’普遍应用。值得注意 的是，P1 在航空航天、雷达、电子通信、仪器仪表等领 域占有非常重要的地位。PTC的表面贴装元件已在逐步开 发和生产。 v NTC热敏电阻有三种不同类型的阻温特性。一种是缓变型 的热敏电阻。另一种是负温度突变型，又称临界温度系数 热敏电阻(CTR)，在特定温度内，其阻值急剧下降。再一 种是阻温特性为直线的陶瓷热敏元件。常温(300 C)NTC热 敏陶瓷材料，大多数是尖晶石型氧化物半导体陶瓷，其中 包括二元系材料及多元系材料。
v 陶瓷材料的结合键为离子键和共价键，它的导电载流子随 电场强度的温度的变化而改变。在低温弱电场作用下，主 要是弱联系填隙离子参加导电；随电场强度增加，联系强 的基本离子也可能参加导电，高温时呈现电子导电。按其 载流子性质不同，陶瓷材料的电导又分为电子电导和离子 电导。 v 陶瓷材料 陶瓷材料，温度升高，一方面使离子的扩散系数增大。另 一方面有更多电子被激发到导带上，虽然晶格热振动的加 剧能导致电子迁移率的降低，但由于前面两个因素在半导 体陶瓷中占支配地位，所以总的趋势是电导率随温度升高 电导率随温度升高 而增大
四、结束语
v 我国在高性能半导体陶瓷材料的研究方面已经取得了一些 成果，与国际先进水平的差距正在缩小，一大批引进产品 已逐步被国产化，许多产品已受到国际上的重视，某些产 品已经出口。当前我们正处在科学兴国，以技术—经济为 核心的重要发展时期，新材料已列为优先发展的重要领域 之一，信息通讯事业已引起高度重视。毫无疑问，半导体 陶瓷及其传感技术有着美好的发展前景。
v 半导体陶瓷在光的照射下，往往会引发其一些电性质的变 化，由于陶瓷电特性的不同及光子能量的差异，可能产生 光电导效应，也可能产生伏特效应。利用这些效应，可以 制造光敏电阻和光电池。
5、透明半导体陶瓷 、
v 透明半导体陶瓷以日本东工大应用陶瓷研究所细野秀雄教 授为首承担的“透明电子活性”项目最近成功地将作为陶 瓷材料而使用广泛的由氧化铝和氧化钙构成的物质 (12CaO·7Al2O3 )变成了具有半永久导电性的半导体。由 于新发现的半导体陶瓷是透明的， 故若能提高其导电率， 可期待将它用作液晶显示器等的透明电极。这次开发是从 研究陶瓷的纳米结构开始的，结果发现，身边常见的陶瓷
2、气敏半导体陶瓷 、
v 常见的气敏半导体陶瓷材料无论是n型，还是P型半导瓷， 其气敏特性都是由于表面物理吸附，化学吸附或物理化学 吸附引起表面能态发生改变，从而导致材料电导率的变化。 气敏陶瓷可分为电导式和电话式两类。 v SnO2气敏传感器至今仍是应用最广和性能最优的一种，对 许多可燃气体，如氢、一氧化碳、甲烷、丙烷、乙醇、丙 酮、城市煤气和天然气等都有相当高的灵敏度，并且有较 高的重复性和使用寿命。选择纳米级的材料可以大幅度提 高SnO2气敏陶瓷传感器的气敏性能。后的目标是研究低温 或常温下工作的气敏传感器，此外SnO2气敏传感器在如何 消除环境气氛对湿度的影响方面的问题还没有很好地解决。
半导体陶瓷
材料0802 G10-547
半 导 体 陶 瓷 相 关 产 品 图 片 欣 赏
半导
陶
瓷
半导体陶瓷
体
引言： 引言：半导体的相关介绍
物质可根据其导电性大小分为导体、半导体和 绝缘体，在室温时如果按材料的电阻率大小一 般为小划分： 导体 ρ< 10-2 Ω·cm 半导体 10-2 < ρ < 109 Ω·cm 绝缘体 ρ > 109 Ω·cm 绝缘体又称电介质。大多数陶瓷是绝缘体，少 数是导体，也有一部分是半导体。
4、压敏电ห้องสมุดไป่ตู้器 、
v 压敏电阻器的特点是伏安特性呈非线性，对电压变化敏感 的半导体陶瓷。压敏电阻器的非线性伏安特性是由材料的 晶界效应引起的结果，可用分立的双肖特基势垒模型等理 论进行解释。 v 目前，应用最广、性能最好的是ZnO压敏半导体陶瓷。 ZnO压敏陶瓷材料的研究从最初对电子设备小型化和高可 靠性的要求而展开，发展到今天已远远超出了这个范围。 目前，低压至集成电路，高压至数百千伏超高压输电系统 的瞬态过电压保护，高能至数十万千瓦大型发电机灭磁保 护，高频至数十亿赫兹的发射天线都是陶瓷压敏电阻的应 用领域。利用上述优越的压敏特性所制作的电阻器有浪涌 吸收，高压稳压，超导移能，无间隙避雷器等，已获得广 泛应用。
v 有透明半导体这样的新功能。用的材料12CaO·7Al3O2 的 结晶由纳米大小的笼形成， 把氢负离子(通常的氢为正离 子)引入笼中。用紫外线照射它，它会放出电子。由于这 个电子的存在使绝缘的陶瓷材料变为具有导电性。该陶瓷 的电导率可用照射的紫外线强度控制。同时，在室温下可 半永久地保持半导体的性质， 一旦加热到约400oC又回复 到原来的绝缘体。再次变为半导体，时由于不产生强的光 吸收，故在可视领域亦能保持其透明性。
v 采用集成电路工艺把超微粒薄膜集成在硅衬底上，可制成 对还原性气体灵敏度很高的气敏元件，它是一种很有发展 前途的新型半导体气敏传感器。随着人们对食品卫生的日 益重视，气敏传感器用于酒类识别和肉类的鲜度鉴定得到 了迅速发展。
3、湿敏半导体陶瓷 、
v 湿敏陶瓷具有当环境温度变化导致其电性质相应变化的一 类材料。陶瓷湿敏材料大部分是利用微孔吸附水份与晶粒 表面作用使电导发生变化制成湿敏传感器，利用电容量变 化制成的湿敏陶瓷传感器因湿敏特性曲线的非线性变化、 器件不稳定和寿命短等原因，应用范围较窄。最近关于湿 敏传感器的开发研究的显著特征是对湿敏陶瓷材料进行改 性和探索，诸如利用质子传导的固体电解质型温度传感器 和利用热敏电阻组成的绝对湿度湿敏传感器等。但目前主 要还是用电阻式陶瓷湿敏传感器。最近对致密型的湿敏材 料也有研究，取得了一些进展。 v 主要应用于空调，食品加工，轻纺等烘干系统所用的温度 检测和控制元件。
三、半导体陶瓷元件及应用
v 半导体陶瓷是敏感元器件及传感器技术的关键材料，是当 今世界迅速发展的一项高新技术领域，它与现代信息技术、 通讯技术、计算机技术密切相关，它的研究开发乃至生产， 涉及到物理、化学、材料科学与工程等多种学科，因此， 半导体陶瓷属技术密集和知识密集型产业。日本产品在世 界市场上占绝对优势地位。美国，欧洲也占有相当数量。 相比之下我国半导体陶瓷起步较晚，产品性能、生产水平 和国际先进水平相比还有明显差距。改革开放以来，随着 电子工业的高速发展，对半导体陶瓷的要求愈来愈高，发 展半导体陶瓷正面临着许多急待解决的重要问题。 v 半导体陶瓷品种主要有：热敏、气敏、湿敏、压敏及光敏 电阻器等。
某些陶瓷与金属的电导率（ ） 某些陶瓷与金属的电导率（κ）随温度的变化见图
二、半导体陶瓷半导化
v 半导体陶瓷生产工艺的共同特点是必须经过半导化过程。 v 半导化过程可通过掺杂不等价离子取代部分主晶相离子 (例如，BaTiO3中的Ba2+被La3+取代)，使晶格产生缺陷，形 成施主或受主能级，以得到n型或p型的半导体陶瓷。 v 另一种方法是控制烧成气氛、烧结温度和冷却过程（例如 氧化气氛可以造成氧过剩，还原气氛可以造成氧不足，这 样可使化合物的组成偏离化学计量而达到半导化）。