半导体敏感陶瓷材料在传感器领域的应用
传感器材料与典型结构
传感器材料与典型结构一、传感器材料传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料四大类。
半导体传感器材料主要是硅，其次是锗、砷化镓、锑化铟、碲化铅、硫化镉等。
主要用于制造力敏、热敏、光敏、磁敏、射线敏等传感器。
陶瓷传感器材料主要有氧化铁、氧化锡、氧化锌、氧化锆、氧化钛、氧化铝、钛酸钡等，用于制造气敏、湿敏、热敏、红外敏、离子敏等传感器。
金属用作传感器的功能材料不如半导体和陶瓷材料广泛，主要用在机械传感器和电磁传感器中，用到的材料有铂、铜、铝、金、银、钴合金等。
有机材料用于传感器还处在开发阶段，主要用于力敏、湿度、气体、离子、有机分子等传感器，所用材料有高分子电解质、吸湿树脂、高分子膜、有机半导体聚咪唑、酶膜等。
依据传感器材料的功能特性可制成各种传感器，按工作原理可分为物理传感器和化学传感器两大类，前者利用吸力、热、光、电、磁和声等物理效应，后者则利用化学反应的原理。
由于很多材料既具有物理特性又具有化学特性，因此很难进行严格的分类。
物理传感器应用范围广泛，其中的力敏传感器、磁敏传感器、湿敏传感器、称重传感器、测位传感器、位移传感器、接近传感器和加速度传感器等是社会生活中常见的传感器。
二、传感器典型结构传感器通常由敏感元件、转换元件及基本转换电路三部分组成。
敏感元件是指能直接感受被测量的部分，它将被测量转换成可供传输的其他量（如光、电等）；转换元件将敏感元件的输出转换成电路参量（如电压、电流、电阻等）；基本转换电路则将电路参量转换成便于测量的电量，它完成传感器与测量仪表之间的电路连接、信号放大与传输、阻抗匹配等。
图1是传感器的典型结构框图，人们通常只把传感器系统简化为敏感元件和转换元件两部分而忽略基本转换电路。
（一）敏感元件敏感元件是直接感受被测量，并按一定规律将其转换成同种或别种性质的输出量的元件。
敏感元件是传感器的核心元件，其性能（如灵敏度、精确度、抗干扰能力、可靠性、稳定性、时间漂移、温度漂移、响应时间等）在很大程度上决定了传感器的性能。
(完整word版)半导体陶瓷的研究现状与发展前景
半导体陶瓷的研究现状与发展前景摘要:半导体陶瓷是当今世界迅速发展的一项高新技术领域。
随着电子工业的高速发展, 发展半导体陶瓷正面临着许多急待解决的重要问题。
本文对热敏、气敏、湿敏、压敏、光敏等五类半导体陶瓷的基本原理, 主要陶瓷材料以及优越特性的应用进行了简要叙述, 对半导体陶瓷现状及发展趋势进行了分析探讨, 并针对共性问题提出了某些看法和建议。
关键词:半导体陶瓷; 现状; 发展前景引言: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, 本文就半导体陶瓷国内外现状及发展趋势进行探讨, 提出一些粗浅的看法进行商榷, 以期推动我国半导体陶瓷产业进一步发展。
1 现状及发展前景半导体陶瓷品种繁多, 具有产业规模生产的主要有: 热敏、气敏、湿敏、压敏及光敏电阻器等。
1. 1 热敏热敏电阻器一般可分为正温度系数( PTC) , 负温度系数(NTC) 和临界温度电阻器(CTR) 三类。
PTC 热敏电阻器以BaTiO3或BaT iO3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(T c) 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。
PTC 热敏电阻器的实用化基本上是从20 世纪60 年代开始的, 到70 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。
传感器的敏感材料与敏感元件介绍
3.2.1 温度敏感陶瓷材料
❖ 陶瓷温度传感器是利用陶瓷材料的电阻、磁性、介电、半 导等物理性质随温度而变化的现象制成的，其中电阻随温度 变化显著的称为热敏电阻。对热敏电阻的基本特性要求包括 有：①电阻率；②温度系数的符号与大小；③稳定性。
❖ 按热敏电阻的温度特性可分为负温度系数热敏电阻 （NTC），正温度系数热敏电阻（PTC）和临界温度电阻 （CTR）3类。
❖ 根据被测参数的功能类型来划分敏感材料。例如温度敏 感材料、压力敏感材料、应变敏感材料、光照度敏感材 料等。
❖ 按照材料的结构类型进行分类。该分类方法包括半导体 敏感材料、陶瓷敏感材料、金属敏感材料、有机高分子 敏感材料、光纤敏感材料、磁性敏感词材料等等。
3.1 半导体敏感材料及元件
❖ 传感器对半导体敏感材料最基本要求是换能效率高，即可 将其他形式能量转换为电能，且易制成器件。
图3-8 TiO2含量对电阻的影响
❖ 3 钙钛矿型结构陶瓷湿度敏感材料
钙钛矿型结构的化学通式为ABO3 ，具有钙钛矿结构的纳米 级复合氧化物陶瓷材料的表面、界面性质优异，对环境湿气 度化非常敏感，是湿度敏感材料发展的新方向。 BaTiO3晶体是较早被人们认识的铁电材料之一。BaTiO3具 有很好的湿敏性质，随着BaTiO3颗粒尺寸的减小，湿敏特 性提高，响应加快。
积的空隙中。间隙较小的
是氧四面体中心，为A位置，
间隙较大的则是氧八面体
位置，为B位置。
图3-6 两种结构类型
❖ （2） 典型的尖晶石结构陶瓷湿度敏感材料 纯MgCr2O4为正尖晶石结构，是绝缘体，不宜用作感湿材料。 当加入适量杂质，如MgO、TiO2、SnO2等；或在高温煅 烧，瓷体中呈现过量的MgO时， MgCr2O4即形成半导体。 图3-7表示MgCr2O4中添加受主 杂质MgO时对电阻率的影响。
《传感器实验指导》热敏电阻传感器的应用及特性实验
《传感器实验指导》热敏电阻传感器的应用及特性实验1.掌握热敏电阻的工作原理。
2.掌握热敏电阻测温程序的工作原理。
1.分析热敏电阻传感器测量电路的原理；2.连接传感器物理信号到电信号的转换电路；3.软件观测温度变化时输出信号的变化情况；4.记录实验波形数据并进行分析。
1.开放式传感器电路实验主板；2.热敏电阻温度测量模块；3.温度计；4.导线若干。
热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件（如图4-1所示）。
热敏电阻由半导体陶瓷材料组成，利用的原理是温度引起电阻变化。
若电子和空穴的浓度分别为n、p，迁移率分别为μn、μp，则半导体的电导为：σ=q（n,μn, p,μp)因为n、p、μn、μp 都是依赖温度T 的函数，所以电导是温度的函数，因此可由测量电导而推算出温度的高低，并能做出电阻-温度特性曲线。
图4-1 热敏电阻外观热敏电阻是电阻值随温度变化的半导体传感器。
它的温度系数很大，比温差电偶和线绕电阻测温元件的灵敏度高几十倍，适用于测量微小的温度变化。
热敏电阻体积小、热容量小、响应速度快，能在空隙和狭缝中测量。
它的阻值高,测量结果受引线的影响小,可用于远距离测量。
它的过载能力强，成本低廉。
但热敏电阻的阻值与温度为非线性关系，所以它只能在较窄的范围内用于精确测量。
热敏电阻在一些精度要求不高的测量和控制装置中得到广泛应用。
热敏电阻按电阻温度特性分为三类。
（1）负温度系数热敏电阻（NTC）：在工作温度范围内温度系数一般为-（1~6）％/C°。
（2）正温度系数热敏电阻（PTC）：又分为开关型和缓变型，开关型在居里点的温度系数大约（10~60）％/C°，缓变型一般为（0.5~8）％/C°。
（3）临界负温度系数热敏电阻（CTR）：NTC热敏电阻可用于温度计、温差计、热辐射计、红外探测器和比热计中作为检测元件。
测温范围为-60 至+300℃，在更高的温度时其稳定性开始变差。
NTC热敏电阻的标称阻值一般在1Ω至100MΩ之间。
半导体陶瓷材料在气体传感器中的应用研究
半导体陶瓷材料在气体传感器中的应用研究引言：近年来，气体传感器在环境监测、工业安全、医疗诊断等领域的应用逐渐受到重视。
而半导体陶瓷材料作为一种重要的传感器材料，其在气体传感器中的应用研究也越发引起了研究者们的兴趣。
本文将重点讨论半导体陶瓷材料在气体传感器中的应用研究，探讨其优势、特点以及未来的发展趋势。
一、半导体陶瓷材料概述半导体陶瓷材料是一类具有半导体电性质的陶瓷材料，其特点是具有高温稳定性、机械强度高、化学稳定性好等特点。
常见的半导体陶瓷材料有氧化锌(ZnO)、氧化二氧化钛(TiO2)、氧化铟锡(ITO)等。
这些材料具有较高的载流子浓度和载流子迁移率，适合用作传感器材料。
二、半导体陶瓷气体传感器的工作原理半导体陶瓷气体传感器的工作原理基于材料的电学性质随气体环境的变化而变化。
当气体分子与半导体陶瓷材料表面发生反应时，会引起材料电阻的变化。
常用的传感器工作模式有电阻型和电容型两种。
- 电阻型传感器：通过测量材料电阻的变化来检测气体浓度的变化。
当进入传感器的气体浓度增加时，气体分子与半导体陶瓷材料表面发生反应，导致材料表面电阻的增加。
通过测量电阻的变化，可以确定气体浓度的变化。
- 电容型传感器：通过测量材料电容的变化来检测气体浓度的变化。
当进入传感器的气体分子与半导体陶瓷材料表面发生反应时，会导致材料的介电常数发生变化，进而改变材料的电容。
通过测量电容的变化，可以确定气体浓度的变化。
三、半导体陶瓷材料在气体传感器中的应用研究实例1. 氧气传感器氧气传感器是一种常见的气体传感器，广泛应用于工业生产、医疗诊断等领域。
半导体陶瓷材料在氧气传感器中的应用具有重要的意义。
以氧化锌为例，当氧气分子与氧化锌表面发生反应时，会引起材料的电阻增加。
通过测量电阻的变化，可以实时监测氧气浓度的变化。
2. VOCs传感器挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，简称VOCs)是一类常见的气体污染物，其对人体健康和环境产生严重影响。
第2章敏感材料概述
第一节 半导体材料在传感器技术领域的应用
一、单晶半导体材料
表 2-1 采用半导体材料制作的传感器例子
传感器
光传感器
磁传感器 压力传感器 气体传感器 温度传感器 加速度传感器 化学传感器 温度传感器 流量传感器 感温整流器 放射性监测器 超声波传感器
效应
光生伏特效应
光导电效应
热点效应 霍尔效应 磁阻效应 压电效应 压阻效应 吸附阻抗变化 吸附引起功函数变化 气体色谱法 吸附阻抗变化 压阻效应 压电效应 FET 的栅电压变化 门控制型二极管 热电动势 BIP 晶体管温度测量 BIP 晶体管温度特性 热激励电流的温度特性 光电导效应 光电导效应 压电效应
CdS，AgI
器
栅极吸附效应 MOSFET
SSiiO（2，栅S材A2－gH用X＋，：：AP用bgO于2S）S，i3XN－4用／：离子（敏IFS感E性T）FET
1．热敏电阻 以钛酸钡基半导瓷制备的 PTC 热敏电阻器（PTCR），可实现彩电消磁、马达启动、过 流保护、恒温加热等功能。这类元件属于开关型。不同开关温度和电流－时间特性的各种规 格 PTCR 分别适用于空调机、电冰箱、电风扇等各类电机启动。在开关温度附近的 PTCR 处 于等功率段和等阻段，具有限流和热自控功能，因此可用于通信配线架及其它晶体管电路的 限流保护。此外，还广泛应用于暖风机、卷发机等家用电器，以及干燥箱、暖房等工业用恒 温加热装置，并以其高安全性、高可靠性和节能性大量取代传统的电阻丝加热器。 PTCR 还可用作恒温器，用于恒温型石英晶体振荡器（TCXO）以及移动电话手机充电 器。高精度的负温度系数热敏电阻器（NTCR）则可用于晶振的温度补偿和充电器电路的过 流保护。 2.压敏电阻器 压敏电阻器是一种对外加电压敏感的非线性变阻器（Varistor）。半导瓷压敏电阻以氧化 锌系为主。当电压超过定值 UB 时，元件立即导通呈低阻态，防止过压对电力或电子线路的
陶瓷半导体的原理及应用
陶瓷半导体的原理及应用介绍在电子设备的制造中，半导体材料起着至关重要的作用。
陶瓷半导体作为一种特殊的半导体材料，具有独特的性质和广泛的应用。
本文将探讨陶瓷半导体的原理及其在各个领域的应用。
陶瓷半导体的基本原理陶瓷半导体是一种由陶瓷材料制成的半导体材料。
与传统的半导体材料相比，陶瓷半导体具有许多独特的性质和优势。
1.硬度和耐高温性陶瓷材料具有出色的硬度和优异的耐高温性能。
这使得陶瓷半导体在高温环境下能够稳定工作，并且对于各种机械和热应力有着良好的抵抗能力。
2.绝缘性陶瓷材料具有良好的绝缘性能，能够有效地阻挡电流的流动。
这使得陶瓷半导体在电气绝缘和绝缘电子器件中得到广泛应用。
3.化学稳定性陶瓷材料对化学物质的侵蚀性较低，具有良好的化学稳定性。
这使得陶瓷半导体能够在恶劣的化学环境中长期稳定工作。
陶瓷半导体的应用领域1. 电子器件陶瓷半导体在电子器件中有广泛的应用。
•陶瓷半导体用于高功率电子器件，如功率电子管和晶闸管。
其良好的耐高温性和化学稳定性使得陶瓷半导体能够承受高功率和复杂的工作环境。
•陶瓷半导体也用于电子陶瓷电容器，其绝缘性能和化学稳定性能确保了电容器的可靠性和长寿命。
2. 燃料电池陶瓷半导体在燃料电池领域的应用越来越广泛。
•陶瓷半导体可以用作燃料电池的电解质材料，如固体氧化物燃料电池（SOFC）中的电解质层。
其绝缘性能和耐高温性能使其能够稳定传导离子，并且长期稳定工作。
•陶瓷半导体还可用于燃料电池的催化层材料，如燃料电池阴极氧化物材料，用于提高燃料电池的效率和稳定性。
3. 传感器陶瓷半导体在传感器领域中广泛用于各种类型的传感器。
•陶瓷半导体用于气体传感器，如氧气传感器和氨气传感器。
其化学稳定性和绝缘性能使其能够稳定地检测和测量气体浓度。
•陶瓷半导体还用于热敏电阻温度传感器，其对温度的灵敏度和稳定性能确保了精确的温度测量。
4. 其他应用陶瓷半导体还可在其他领域中得到广泛应用。
•陶瓷半导体用于陶瓷底片和磁性材料的制备，如陶瓷磁体和磁性储存介质。
敏感陶瓷——精选推荐
敏感陶瓷功能材料——敏感陶瓷PCMP 1敏感陶瓷随着科学技术的发展，在⼯业⽣产领域、科学研究领域和⼈们的⽇常⽣活中，需要检测、控制的对象(信息)迅速增加。
PCMP 21信息的获取有赖于传感器，或称敏感信息的获取元件。
在各种类型的敏感元件中，陶瓷敏感元件占有⼗分重要的地位。
元件敏感陶瓷在某些传感器中，是关键材敏感陶瓷料之⼀，⽤于制造敏感元件。
PCMP 3敏感陶瓷⽤于制造敏感元件，是根据某敏感陶瓷敏感元件些陶瓷的电阻率、热、湿、电阻率电动势等物理量对电动势光、电压及某种⽓体、某种离⼦的变化特别电压敏感的特性⽽制得的。
按其相应的特性，可把这些材料分别称作热敏、热敏湿敏、湿敏光敏、光敏压敏、压敏⽓敏及⽓敏离⼦敏感陶瓷。
感陶瓷PCMP 42此外，还有具有压电效应的压⼒、位置、压电效应速度、声波等敏感陶瓷，具有铁氧体性质的磁敏陶瓷及具有多种敏感特性的多功能敏感磁敏陶瓷陶瓷等。
陶瓷这些敏感陶瓷已⼴泛应⽤于⼯业检测、敏感陶瓷控制仪器、交通运输系统、汽车、机器⼈、防⽌公害、防灾、公安及家⽤电器等领域。
PCMP 51、敏感陶瓷分类①物理敏感陶瓷：光敏陶瓷，如 CdS、CdSe等；光敏陶瓷热敏陶瓷，如 PTC陶瓷、NTC和CTR热敏陶瓷等；热敏陶瓷磁敏陶瓷，如 InSb、InAs、GaAs等；磁敏陶瓷声敏陶瓷，如罗息盐、⽔晶、 BaTiO3、PZT等；声敏陶瓷压敏陶瓷，如 ZnO、SiC等；压敏陶瓷⼒敏陶瓷，如 PbTiO3、PZT等。
⼒敏陶瓷PCMP 63②化学敏感陶瓷⽓敏陶瓷，如 SnO2、ZnO、ZrO2等；⽓敏陶瓷湿敏陶瓷，湿敏陶瓷 TiO2—MgCr2O4、ZnO-Li2O-V2O5等。
⽣物敏感陶瓷也在积极开发之中。
⽣物敏感陶瓷PCMP 72. 敏感陶瓷的结构与性能陶瓷是由晶粒、晶界、⽓孔组成的多相陶瓷系统，通过⼈为的掺杂，可以造成晶粒表⾯的组分偏离，在晶粒表层产⽣固溶、组分偏离固溶偏析及晶格缺陷等。
晶格缺陷PCMP 84另外，在晶界处也会产⽣异质相的析出、杂质的聚集、杂质的聚集晶格缺陷及晶格缺陷晶格各向异性等。
NTC热敏电阻常规知识介绍
NTC热敏电阻常规知识介绍NTC热敏电阻（Negative Temperature Coefficient Thermistor）是一种温度敏感的电阻器件，其电阻值随温度的变化而变化。
它通常由半导体陶瓷材料制成，具有负温度系数特性，即随着温度升高，电阻值下降；反之，随着温度降低，电阻值增加。
下面将介绍NTC热敏电阻的常规知识。
一、NTC热敏电阻的原理与结构二、NTC热敏电阻的特性1.温度系数：NTC热敏电阻的温度系数表示了其电阻值随温度变化的速率。
一般来说，温度系数值越大，电阻随温度变化的程度就越明显。
2.热敏特性：NTC热敏电阻具有快速响应和高灵敏度的特点。
它能够迅速感知温度变化并产生相应的阻值变化。
3.稳定性：NTC热敏电阻具有较好的稳定性，能够在较长的时间内保持相对一致的温度响应特性。
4.高温工作能力：NTC热敏电阻通常可以在较高的温度范围内工作，这使得它在高温环境下具有广泛的应用前景。
三、NTC热敏电阻的应用领域1.温度补偿：由于NTC热敏电阻具有温度敏感特性，可以用于进行温度的补偿。
例如，在电路中用于自动补偿电流、电压和功率的温度变化，以保持电路的稳定性。
2.温控系统：NTC热敏电阻可以用于制作温度传感器，用于监测和控制系统的温度。
例如，它可以被应用在温控器、空调、电炉和电热水器等设备中，实现温度的控制和调节。
3.温度测量：由于NTC热敏电阻的电阻值与温度成反比关系，可以通过测量其电阻值来获得温度信息。
因此，它可以被用于温度测量设备和仪表中。
4.电子产品：NTC热敏电阻也被广泛应用于电子产品中，例如电源供应器、电视机、电脑和手机等。
它可以用于保护电路，防止因过热而损坏电子元件。
四、NTC热敏电阻的应用案例1.温度传感器：NTC热敏电阻可以用于制作温度传感器，用于监测和控制系统的温度。
例如，它可以被应用在汽车的发动机冷却系统中，用于测量冷却液的温度，并控制散热风扇的启停。
2.温度补偿电路：NTC热敏电阻可以用于电路的温度补偿，以保持电路的稳定性。
半导体陶瓷
半导体陶瓷专题报告一．半导体陶瓷简介半导体陶瓷概念：具有半导体特性、电导率约在10-6～10-5S/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。
半导体陶瓷生产工艺的共同特点是必须经过半导化过程。
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。
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。
半导体陶瓷敏感材料的生产工艺简单，成本低廉，体积小，用途广泛。
半导体陶瓷的分类：按用途分类：1.压敏陶瓷压敏陶瓷系指对电压变化敏感的非线性电阻陶瓷。
目前压敏陶瓷主要有SiC、TiO2、SrTiO3和ZnO四大类，但应用广、性能好的当属氧化锌压敏陶瓷，由于ZnO压敏陶瓷呈现较好的压敏特性，在电力系统、电子线路、家用电器等各种装置中都有广泛的应用，尤其在高性能浪涌吸收、过压保护、超导性能和无间隙避雷器方面的应用最为突出。
它们的电阻率相对于电压是可变的，在某一临界电压下电阻值很高，超过这一临界电压则电阻急剧降低。
自七十年代日本首先使用ZnO无间隙避雷器取代传统的SiC串联间隙避雷器以来，国内外都相继开展了这方面的研究。
但氧化锌压敏陶瓷在高压领域的应用还存在局限性。
如生产高压避雷器，则需要大量的ZnO压敏电阻阀片叠加，不仅加大了产品的外形尺寸，而且高压避雷器要求较低的残压比也极难实现，为此必须研究开发新的高性能高压压敏陶瓷材料。
通过对试样结果的分析,用化学级原料成功地制备出性能优异的SnO2压敏陶瓷，新型SnO2压敏陶瓷显示出优异的非线性电流——电压特性，与目前国内外市场上流行的ZnO压敏材料相比，其性能高于前者。
几种半导体气敏陶瓷材料的发展概况
,*+! 粉料
添加改性剂添 加物如 DE!+&
加 B!+ 制 成浆料
焊接装配 成传感器
烧结为气 敏元件
将浆料印刷在金属 化的 DE!+& 基片上
图 0?? 由 ,*+! 粉料制作气敏传感器的流程图
近年来， 采用集成电路工艺把超微粒薄膜加热器测温 二极管一起集成在硅衬底上， 制成对还原性气体的灵敏度 比常规多晶膜高得多的气敏元件， 它是一种很有发展前景 的新型半导体气敏传感器。 一般 ,*+! 主体材料形成为葡萄 球群状的多晶烧结结合体， 所成膜厚常为几十纳米至几百 纳米。用 ,:+! 薄膜覆在 ,*+! 表面加以保护并不会改变它 的特性。,*+! 属 * 型半导体， 敏感特性主要取决于 ,*+! 中 电子浓度的变化。在净空气中， 由于 ,*+! 表面的 +! 捕获电 子， 吸附大量负电荷 ， 载流子减少， 传感器处于高阻状态。
逆 转 变 ?"7:=$#3 和 !7:=$#3 有 很 高 的 电 阻 率 ， :=3#& 的 电 阻 率很低。因此， 在 "7:=$#3 和 :=3#& 间发生氧化还原反应时，
:=3> 和 :=$> 之 间 的 电 子 交 换 可 用 来 检 测 还 原 气 体 。 当 "7:=$#3 接触还原性气体时，则转变为 :=3#&，电阻大大降
有了细粉料后可按图近年来采用集成电路工艺把超微粒薄膜加热器测温二极管一起集成在硅衬底上制成对还原性气体的灵敏度比常规多晶膜高得多的气敏元件它是一种很有发展前景的新型半导体气敏传感器
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半导体气敏传感器概述、机理、结构和应用
10
1.气 敏 传 感 器
当氧化型气体吸附到N型半导体上，还原型 气体吸附到P型半导体上时，将使半导体载流子 减少，而使电阻值增大。当还原型气体吸附到N 型半导体上，氧化型气体吸附到P型半导体上时， 则载流子增多，使半导体电阻值下降。
N型半 导体
P型半 导体
11
1.气 敏 传 感 器
气敏传感器是暴露在各种成分的气体中使用 的，由于检测现场温度、湿度的变化很大，又存 在大量粉尘和油雾等，所以其工作条件较恶劣， 而且气体对传感元件的材料会产生化学反应物， 附着在元件表面，往往会使其性能变差。
16
1.气 敏 传 感 器
图2(b)为薄膜型器件。
它采用蒸发或溅射工艺，
在石英基片上形成氧化物
ห้องสมุดไป่ตู้
半导体薄膜（其厚度约在
100nm 以 下 ） ， 制 作 方 法
简单。实验证明，SnO2半 导体薄膜的气敏特性最好，
但这种半导体薄膜为物理
性附着，因此器件间性能 图2 气敏半导体传感器的器件结构
差异较大。
5
1.气 敏 传 感 器
酒精测试仪
呼气管
6
1.气 敏 传 感 器
（2）非电阻型型气敏传感器 主要有二极管、场效应晶体管（FET）和电容型
14-敏感陶瓷
概
述
工业生产和科学研究领域，需要检测、控制的对 象(信息)迅速增加。信息的获得有赖于传感器 (sensor)----各种敏感元件，其中陶瓷敏感元件占有 十分重要的地位。 敏感陶瓷多属半导体陶瓷( semiconductive ceramics)， 是继单晶半导体材料之后，又一类新型多晶半导 体电子陶瓷,是某些传感器中的关键材料之一 。 这些敏感陶瓷已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、 公安及家用电器等领域。
B、晶粒、晶界及陶瓷表面功能
陶瓷是由晶粒、晶界、气孔组成的多相系统，通 过人为掺杂，造成晶粒表面的组分偏离，在晶粒 表层产生固溶、偏析及晶格缺陷；在晶界(包括同 质粒界、异质粒界及粒间相)处产生异质相的析出、 杂质的聚集，晶格缺陷及晶格各向异性等。这些 晶粒边界层的组成、结构变化，显著改变了晶界 的电性能，从而导致整个陶瓷电气性能的显著变 化。
多晶陶瓷的晶界---能级-B
晶粒边界上，位错或空位等使离子排列混乱,使得 晶粒边界上的离子扩散激活能比晶体内离子的扩散 激活能低很多，晶界氧、金属及其它离子易移动。 晶粒边界面内产生界面能级，在与晶粒内的电子状 态相平衡的界面附近狭小范围内产生空间电荷。
与氧的平衡压力相对应，晶粒边界部分发生氧化或 还原，其空间电荷分布发生变化。
B、晶界及陶瓷表面的特性
人们可以从宏观上调节化学组分、气孔率(从致密 到多孔质)；从微观上控制微区组分(主要是晶界 组分)和微观结构(晶粒、晶界等)。通过上述各种 因素的组合，产生一系列特殊功能材料。这些功 能材料的应用特性虽然与晶粒本身性质有关，但 更主要是利用晶界及陶瓷表面的特性。是单晶体 所不及的。
多晶陶瓷的晶界控制-B
半导体陶瓷的现状和未来
半导体陶瓷的现状和未来半导体陶瓷的现状和未来1. 介绍在现代科技领域中，半导体陶瓷作为一种重要的材料，广泛应用于电子、光电和热学等领域。
本文将探讨半导体陶瓷的现状以及未来的发展前景。
2. 现状2.1 材料特性半导体陶瓷具有一系列优异的物理和化学特性，如高温稳定性、优良的电绝缘性和机械强度。
这些特性使得半导体陶瓷成为高温电子元件和热敏电阻的理想选择。
2.2 应用领域目前，半导体陶瓷已广泛应用于各个领域。
在电子领域，半导体陶瓷被用于制造半导体设备、集成电路封装和导电粘结剂等。
在光电领域，半导体陶瓷被应用于激光器、光波导和红外传感器等。
半导体陶瓷还在热学领域中用于热敏电阻、热电偶和陶瓷加热元件等。
3. 未来发展3.1 新材料研究未来，随着科技的不断进步，研究人员将继续探索新型半导体陶瓷材料。
这些新材料可能具有更高的导电性、更好的热导性和更低的能耗。
通过研究新材料，我们有望开发出更高效、更稳定的半导体陶瓷，为各个领域带来更大的发展机遇。
3.2 制备工艺改进在半导体陶瓷的制备工艺方面，研究人员也将继续改进现有的方法，以提高制备效率和质量。
采用先进的高温制备技术和精密的控制方法，可以更好地控制半导体陶瓷的晶体结构和物理性能。
3.3 应用拓展除了传统的电子、光电和热学领域，半导体陶瓷还有着广阔的应用前景。
在能源领域，半导体陶瓷可以应用于电池、太阳能电池板和燃气涡轮机等。
在医疗领域，半导体陶瓷可以用于人工关节和可植入医疗器械等。
随着技术的不断进步，半导体陶瓷有望在更多领域发挥作用，推动科技的进步。
4. 总结和展望半导体陶瓷作为一种重要的材料，在现代科技领域中发挥着重要作用。
目前，半导体陶瓷已广泛应用于电子、光电和热学等领域，但仍有许多发展空间。
未来，研究人员将继续研究新材料、改进制备工艺，以及拓展半导体陶瓷的应用领域。
这将为各个领域带来更多的发展机遇，并推动科技的进步。
5. 个人观点和理解在科技快速发展的时代，半导体陶瓷作为一种重要的材料，具有广阔的发展前景。
传感器的材料
传感器的材料传感器是一种能够感知、检测并转换某种特定物理量或化学量为可感知的信号输出的装置。
传感器的材料选择对传感器的性能和应用具有至关重要的影响。
本文将就传感器的材料进行详细介绍。
首先，传感器的材料可以分为传感元件材料和包装材料两大类。
传感元件材料是构成传感器的核心部件，直接影响传感器的灵敏度、稳定性和响应速度等性能指标。
常用的传感元件材料包括金属、半导体、陶瓷、聚合物等。
金属材料具有良好的导电性和导热性，适用于制作电阻式、电容式传感器；半导体材料具有灵活的电学性能，适用于制作压力传感器、温度传感器等；陶瓷材料具有良好的机械性能和耐高温性能，适用于制作压力传感器、气体传感器等；聚合物材料具有良好的柔韧性和耐腐蚀性能，适用于制作湿度传感器、化学传感器等。
其次，传感器的包装材料是保护传感元件并与外部环境进行交互的外部壳体材料。
包装材料的选择需要考虑到传感器的使用环境和应用要求。
常用的包装材料包括金属、塑料、玻璃等。
金属材料具有良好的机械强度和耐腐蚀性能，适用于制作耐高温、耐压力的传感器；塑料材料具有良好的成型性和绝缘性能，适用于制作轻量化、便携式的传感器；玻璃材料具有良好的透明性和化学稳定性，适用于制作光学传感器、生物传感器等。
再次，传感器的材料选择需要考虑到传感器的应用需求。
不同的应用场景需要不同的材料特性来满足其要求。
例如，工业领域的传感器需要具有耐高温、耐腐蚀、抗干扰等特性；医疗领域的传感器需要具有生物相容性、安全可靠等特性；环境监测领域的传感器需要具有防水、防尘、耐候性等特性。
最后，随着科学技术的不断发展，新型材料的应用也为传感器的发展带来了新的机遇和挑战。
纳米材料、柔性材料、生物材料等新型材料的出现为传感器的性能提升和多样化应用提供了新的可能性。
同时，新型材料的应用也需要克服其制备工艺、稳定性、成本等方面的挑战。
总之，传感器的材料选择对传感器的性能和应用具有重要影响。
传感器的材料需要根据其应用需求、环境条件和性能指标进行合理选择，以确保传感器的稳定可靠运行。
哈工大—电子技术报告—关于半导体传感器
关于半导体传感器摘要：如今，半导体传感器技术日趋成熟，被广泛应用于各个行业中。
它是利用半导体材料的各种物理、化学和生物学特性制成的传感器。
本文首先介绍了传感器的分类，然后着重介绍了比较常用的半导体传感器，如湿敏传感器、气敏传感器、色敏传感器和磁敏传感器等的工作原理以及它们在各个领域的应用，最后还介绍了传感器的发展现状和未来发展趋势。
关键词：半导体传感器湿敏传感器气敏传感器色敏传感器一、概述随着电工电子技术的飞速发展，半导体元器件的用途越来越广泛，逐渐改善这人们的技术生活。
其中半导体传感器就是半导体最重要的应用之一。
半导体传感器具有容易集成化，灵敏度高等优点，一直引起世界各国研究人员的重视和兴趣，并且越来越多的应用于各个行业。
半导体传感器是利用半导体材料的各种物理、化学和生物学特性制成的传感器。
半导体器种类繁多，由于它具有类似于人眼、耳、鼻、舌、皮肤等多种感觉器官的功能，所以起名为传感器。
半导体传感器的优点是灵敏度高、响应速度快、体积小、重量轻、便于集成化、智能化。
半导体传感器主要应用于工业自动化、遥测、工业机器人、家用电器等领域，并且具有良好的发展前景。
二、半导体传感器分类1.根据传感器的作用原理可分为以下三大类：物理敏感类：这种传感器的原理是将物理量转换成电信号，按敏感对象分为光敏、热敏、力敏、磁敏等不同类型，具有类似于人的视觉、听觉和触觉的功能。
这类器件基于电子作用过程，机理简单，而且应用比较普遍，它与微处理机相配合，能构成遥控、光控、声控、工业机器人和全自动化装置。
表一列出常用的物理效应。
表一物理敏感类传感器的物理效应化学敏感类：这种传感器的原理是将化学量转换成电信号。
按敏感对象可分为对气体、湿度、离子等敏感的类型，具有类似于人的嗅觉和味觉的功能。
这类器件主要基于离子作用过程，机理较复杂，研制很困难，但有十分广阔的应用前景。
通常利用氧化还原反应、光化学反应、离子交换反应、催化反应生物敏感类：这种传感器的原理是将生物量转换成电信号。
陶瓷半导体的原理及应用
陶瓷半导体的原理及应用陶瓷半导体是一种新型的半导体材料，它具有高温稳定性、耐腐蚀性和高硬度等特点，因此在高温、高压、强酸、强碱等恶劣环境下具有广泛的应用前景。
本文将介绍陶瓷半导体的原理及应用。
一、陶瓷半导体的原理陶瓷半导体是一种由氧化物、氮化物、碳化物等陶瓷材料制成的半导体材料。
它的导电性能介于金属和非金属之间，具有一定的导电性和半导体特性。
陶瓷半导体的导电性能与其材料的化学成分、晶体结构、缺陷和杂质等因素有关。
陶瓷半导体的导电机理主要有两种：一种是氧化物半导体的导电机理，它是通过掺杂氧化物中的杂质离子来改变其导电性能的；另一种是氮化物、碳化物半导体的导电机理，它是通过掺杂氮、碳等元素来改变其导电性能的。
此外，陶瓷半导体的导电性能还与其晶体结构和缺陷有关，如晶格缺陷、点缺陷、面缺陷等都会影响其导电性能。
二、陶瓷半导体的应用1. 电子元器件陶瓷半导体具有高温稳定性和耐腐蚀性等特点，因此在高温、高压、强酸、强碱等恶劣环境下具有广泛的应用前景。
例如，陶瓷半导体可以用于制造高温电容器、高温电阻器、高温电感器等电子元器件，以满足航空、航天、核工业等领域对高温、高压电子元器件的需求。
2. 光电器件陶瓷半导体还可以用于制造光电器件，如LED、激光器、太阳能电池等。
其中，氮化硼陶瓷可以用于制造高亮度、高效率的白光LED，其亮度和效率均高于传统的荧光粉LED。
此外，氮化硼陶瓷还可以用于制造高功率、高效率的激光器，其输出功率和效率均高于传统的激光器。
3. 传感器陶瓷半导体还可以用于制造传感器，如气体传感器、压力传感器、温度传感器等。
其中，氧化锆陶瓷可以用于制造氧气传感器，其灵敏度和响应速度均高于传统的氧气传感器。
此外，氮化硅陶瓷可以用于制造高温压力传感器，其测量范围和精度均高于传统的压力传感器。
4. 其他应用陶瓷半导体还可以用于制造陶瓷刀具、陶瓷轴承、陶瓷喷嘴等工业用品，以满足高温、高压、耐腐蚀等特殊工况下的需求。
功能陶瓷材料 敏感陶瓷全解课件
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主要用途：温度控制与测量、等温发热体、过热保护等。 此外， 还可用于彩电消磁器、节能用电子整流器、程控电话保安器及冰 箱电机的启动器等。
NTC热敏电阻陶瓷
NTC热敏陶瓷的电阻率随温度的升高而降低，是具有负温度-电 阻系数的电阻陶瓷材料。
NTC热敏陶瓷大多数是尖晶石结构或其它结构的氧化物陶瓷， 多数含有一种或多种过渡金属氧化物，主要成分是CoO，NiO， MnO，CuO，ZnO，MgO，ZrO2等。
其优点有限制电压低；响应速度快；对称的伏安特性（即产品无极 性）；电压温度系数低
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4.2.3 气敏陶瓷
1962年田口尚义发现用SnO3烧结体制备元件的 电阻率对各种可燃性气体非常敏感，它在不同气体 中的电阻率不同、在浓度不同的同一种气体中的电 阻率也不相同，具有这种特性的陶瓷称为气敏陶瓷 (gas sensor)。气敏陶瓷对某种气体有敏感性，对其他 气体可能有或没有敏感性。事实上，有应用价值的气 敏陶瓷往往利用材料对某种气体的单一敏感性，用作 检测和分析气体的种类和浓度，特别用于易燃、易爆 和有毒气体的检测。
PTC陶瓷的电阻率与温度的关系
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BaTiO3陶瓷是否具有PTC效应，完全由其晶粒和晶界的电性能 决定。只有晶粒充分半导体化，晶界具有适当绝缘性的BaTiO3陶 瓷才有显著的PTC效应。
BaTiO3的半导体化可有二种途径：强制还原法和施主掺杂法。
强制还原法-----是在真空、惰性气体或还原气体中加热，使 BaTiO3失氧，其内部产生氧缺位。这种方法不仅使晶粒半 导体化而且晶界也被半导体化，因此不适用于制造PTC陶瓷。
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根据元件的功函数与被吸附气体功函数的大小，可将吸附 气体分为两类：
如果被吸附气体的电子亲合力大于气敏元件表面的功函数， 被吸附气体的分子会从元件表面夺取电子而以负离子的形式吸附。 具有负离子吸附的气体称为氧化性（或电子受容性）气体，如 O2、NO2等；
陶瓷材料在半导体工业中的应用
陶瓷材料在半导体工业中的应用随着现代科技的不断发展，半导体工业成为了高新技术产业的代表之一。
半导体工业是一个复杂的系统，需要使用许多材料来实现不同的功能，其中陶瓷材料也扮演着重要的角色。
因为陶瓷材料具有优良的绝缘性能、高耐温性、高硬度等特点，被广泛应用于半导体制造中的各个环节。
本文将探讨陶瓷材料在半导体工业中的应用。
一、陶瓷材料在半导体工业中的重要性陶瓷材料在半导体工业中扮演着非常重要的角色。
这是因为; 陶瓷材料具有以下几个优点：高强度和高温耐受性。
由于半导体工业需要在很高的温度下进行，所以需要使用具有高强度和高耐受性的材料。
而陶瓷材料正好满足这些要求。
此外，陶瓷材料还具有耐腐蚀性和耐磨损性。
优良的电气绝缘性质。
半导体工业需要处理高精密度电路，因此需要使用具有优良电气绝缘性质的材料。
陶瓷材料不仅具有稳定的电学性能，而且在高温和高湿度环境下也能保持良好的电气绝缘性能。
优异的机械性能。
半导体工业需要处理高强度的电路和微小的芯片，因此需要使用具有优异的机械性能的材料。
陶瓷材料不仅具有高强度和耐磨性，而且具有卓越的精度和稳定性。
二、陶瓷材料在半导体工业中的应用1、陶瓷载体上的电子器件陶瓷载体通常是采用氧化铝、氮化硅、氧化锆等材料制成。
它可以作为电子器件的承载板，同时也可以作为热散热器，帮助保持电子器件的稳定工作。
因此，在半导体工业中，陶瓷载体通常被广泛应用于晶体管、芯片、电容器和电路板等元件制造中。
2、陶瓷瓦楞管陶瓷瓦楞管可以用在大功率激光放大器、粒子加速器等高能物理实验中，也可以用于电感加热熔化金属或其他材料。
陶瓷瓦楞管具有耐高温和高压的特点，能够稳定工作。
因此，在半导体工业中，陶瓷瓦楞管被广泛应用于高能物理实验、精密加热和真空技术等领域。
3、陶瓷靶材陶瓷靶材通常用于物理气相沉积（PVD）、磁控溅射（sputtering）和化学气相沉积（CVD）等半导体加工工艺中。
陶瓷靶材具有良好的化学稳定性和热稳定性，可以实现高纯度和精度的材料沉积。
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半导体敏感陶瓷材料在传感器领域的应用（西安建筑科技大学华清学院）摘要：文中从功能陶瓷的敏感特性为出发点，讨论了半导体陶瓷材料在敏惑元件及整个传惑器领域的应用情况。
概括了现代新型功能材料在信息、通信、家电、军事、航空、航天、能源、仪器、仪表、自动化等各类新兴产业和传统工业设施中广阔的应用与前景展望。
关键词：半导体陶瓷敏感元件传感器1 引言对于科学技术日新月异的当今社会，材料科学技术与信息科学技术的交叉渗透诞生了若干全新的领域，如：大规模集成电路(VLSI)与半导体器件，片式元件与新型电子器件，敏感元件与传感器等等。
材料按照其导电性可分为导体、绝缘体和介于二者之间的半导体。
其中制造各类电子元器件的介电、铁电、压电等陶瓷功能材料，以及IC封装的装置瓷等均为绝缘体。
按照传统观点，其优越的绝缘性是实现其特定功能的基础。
在制造过程中防止材料的半导化，往往成为提高陶瓷质量的重要技术措施。
所以，使陶瓷材料半导化似乎难以理解。
但是，正是由于陶瓷工艺与半导体特性的这种奇妙结合，促成了半导体陶瓷材料(简称半导瓷)的发展，尤其是在敏感元件和传感器领域的应用。
2 半导体陶瓷敏感材料半导瓷的半导化机理，在于陶瓷材料成分中化学计量比的偏离或杂质缺陷对晶粒的影响．以及施主和受主在晶界形成的界面势垒，从而使陶瓷体的电导率由l0-12提高到1O-10～103Ω-1·cm-1之间。
半导体的电导率受外界条件，如温度、电场、光照、气氛、湿度的影响可能发生显著变化。
利用这种敏感特性可制造各种敏感元件和传感器．具有灵敏度高、结构简单、工艺简便、成本低廉等优点。
其中以电导率特性直接应用于敏感电阻器最为成功。
例如以半导瓷为主的热敏电阻产量约占整个敏感元件的4O％以上。
下面分述若干类半导瓷敏感材料[1]。
2．1 热敏电阻材料热敏电阻可分为正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)两大类。
PTC材料是以高纯钛酸钡主晶相，通过引入施主掺杂和玻璃相形成半导化；同时以Pb、Ca、La、Sr等移动剂移动居里温度(使居里温度可在25～300℃之间调节)，调整温度特性。
在低于居里温度时，较高的ε使材料呈低阻态；当温度高于居里点，由于钛酸钡由铁电相转变为顺电相，ε按照居里一外斯定律迅速衰减，致使电阻率发生数量级的变化，被称为PTC效应。
微量的Mn、Cu、Cr、La 等固溶限极低的受主掺杂可加剧该效应，使居里点附近的电阻率产生4～6个数量级的的巨大变化[1-4]。
NTC材料主要是由尖晶石型的过渡金属(Mn、Co、Ni、Fe等)氧化物半导瓷构成。
NiO、CoO、MnO等单晶的室温电阻率都在107Ω·cm以下，随着温度增加电阻率的对数lgρ与温度的倒数1／T在一定的温区内接近线性关系，具有n型半导体的特性。
常温NTC材料(-60～200℃)通常以MnO 为主与其它元素形成二元或三元系半导瓷，电导率可在1O3～1O-9Ω-1·cm-1调节。
高温NTC材料刚引入Al2O3形成三元系或多元系，适用于300～1000℃的高温区。
大多数NTC材料的受主电离能都很低，可保证在常温下全部电离，即载流子浓度可视为常数A，电导率σ=A(-ΔE／kT)，△E为电导激活能；设B =△E／k，电阻率ρ=ρexp（B/T）,B值反映了材料电阻率对温度的依赖关系。
对于NTC热敏电阻器来说则反映电阻的灵敏度,即：B =ln(R2／R1)／(1／T1-1／T2)[1-4]。
2．2 氧化锌系半导瓷材料氧化锌晶体具有纤锌矿结构。
室温下满足化学计量比的纯净氧化锌应是绝缘体，但由于本征缺陷的存在。
使之具有n型电导。
在实用的氧化锌半导瓷中，根据不同的需要可加入少量Al203、Cr2O3、Li2O、Bi2O3等杂质，而使电导率产生巨大变化，从而实现控制和利用氧化锌半导瓷敏感特性的目的。
具有ZnO晶粒和富铋相晶界的氧化锌系半导瓷体的电阻值是一个可变量。
通过其体内的电流与外加电压之间不符合欧姆定律。
仅在击穿电压UB以下，I—U之间满足近似线性关系；而当外加电压高于UB 时，I—U间满足非线性关系：I=(U／C)α，α为非线性系数。
氧化锌半导瓷的该种性能可用于制造压敏电阻[1,4-6]。
掺Pt的氧化锌半导瓷对异丁烷、丙烷、乙烷等碳氢化合物气体有高灵敏度。
掺Pd的氧化锌半导瓷恰好相反，而对H2、CO的灵敏度高。
添加V2O5、Ag2O的氧化锌半导瓷则对乙醇、苯等比较敏感。
此外，由ZnO—Li2O—V2O5构成的半导瓷电阻率随着环境相对湿度的升高而下降，是一种负特性的湿敏半导瓷[4]。
2．3 其它敏感半导瓷材料[4,7]气敏和湿敏半导瓷材料的敏感机理在于：瓷体表面吸附碳氢化合物、O2、CO、N02、乙醇和水蒸气等被检气体分子后在表面电导和表面能带以及表面势垒等多方面发生的变化。
在氧化锌系气敏瓷之后，发现了二氧化锡系气敏瓷，并迅速发展成为该领域的主体．此后，还开发出LaNiO3等稀土复合氧化物系，氧化铁系，氧化钒系，氧化锆系，氧化镍，氧化钻系，氧化钛系，氧化锯系气敏半导瓷。
具有湿敏特性的金属氧化物或盐类包括：ZnO、CuO、CoO、Fe2O3、Cr2O3、Sb203、Mn3O4、Fe304、TiO2、ZnCr2O、MgCr2O4等等。
3 半导体陶瓷敏感元件及其新进展利用半导体陶瓷材料的敏感特性，可制造多种性能优异的敏感元件。
3．1 热敏电阻器[1,4,8,9]以钛酸钡基半导瓷制备的PTC热敏电阻器(PTCR)，可实现彩电消磁、马达启动、过流保护、恒温加热等功能。
该类元件均属开关型。
不同开关温度和电流一时间特性的各种规格PTCR分别适用于空调机、电冰箱、电风扇等各类电机启动。
在开关温度上下的PTCR处于等功率段和等阻段，具有限流和热自控功能。
因此，可用于通信配线架及其它晶体管电路的限流保护。
此外，还广泛应用于暖风机、卷发器、灭蚊器等家用电器，以及干燥箱、暖房等工业用恒温加热装置，并以其高安全性、高可靠性和节能性大量取代传统的电阻丝加热器。
近年来，随着移动通信的迅猛发展，对于恒温型石英晶体振荡器(VCXO)、温度补偿型石英晶体振荡器(TCXO)以及移动电话手机充电器的需求剧增。
PTCR可用作恒温器。
而高精度的NTCR则可用于晶振的温度补偿和充电器电路的过流保护。
3．2 压敏电阻器[1,6]压敏电阻是一种对外加电压敏感的非线性变阻器(varistor)。
半导瓷压敏电阻以氧化锌系为主。
当电压超过UB时，元件立即导通呈低阻态，防止过压对电力或电子线路的损坏。
高压压敏电阻广泛用于避雷器与各类电力设施的过压保护，以及计算机显示器、彩电显象管的稳压。
低压压敏电阻适用于低压电子线路的过压保护、稳压和半导体器件的静电(ESD)防护，抑制微电机电刷和整流器的尖峰电压，以及吸收浪涌电压或脉冲中尖峰，以提高电路的抗电磁干扰能力。
3．3 敏感元件的结构与制造工艺的新进展[10,11]半导瓷敏感元件制造技术采用传统陶瓷工艺，即通过控制原材料配方，高温煅烧，超细粉碎，模压成型，烧结成瓷，制备电极及装配封装得到各种性能优异的元件。
近年来．敏感元件在成型工序大量引入基片印刷或涂覆瓷浆的厚膜加工工艺。
这可以视作传统陶瓷加工方式的延伸和改良。
目前NTCR和PTCR已实现0603、0805、1206等标准尺寸规格以适应电子产品普遍采用的表面贴装技术(SMT)；也可以制成珠状玻封型热敏电阻。
提高精度和可靠性。
源于多层陶瓷电容器(MLC)的独石型结构与工艺在敏感元件领域的移植是又一重要发展趋势。
上文提到低压压敏电阻适用于低压电路的过压保护和ESD防护。
但在UB低于50V的应用领域，由于瓷体的固有性能决定了非线性系数α的下降，即稳压保护功能的衰退。
随着VLSI集成度和运算速度的大幅度提高，通过传导和感应进入电路的各类电磁噪声、浪涌电流甚至人体静电均能损坏半导体器件，这就要求保护器件有较低的UB。
采用MLC结构和工艺制造的多层压敏电阻，减薄电阻体的有效厚度．同时以并联结构增加其横截面面积，最低时可将UB降低至3.7～8V，并保持较高的a值。
同时还便于实现元件的片式化以适应SMT要求。
NTC材料的电阻率决定了元件阻值与灵敏度的关系，对于低阻值的NTCR，灵敏度B值呈指数下降。
开发更低电阻率的新材料在很大程度上受到材料固有特性的限制。
而采用多层并联的MLC结构与工艺，减薄瓷体厚度，加大横截面积，利用现有高电阻率材料在保持高B值的前提下可实现元件的低阻化。
成为制造高灵敏度低阻值NTCR以满足TCXO晶振等领域需求的最有效途径之一。
4 半导体敏感陶瓷在传感器中的应用一般意义上的传感器被认为是：感知力、热、光、磁、气体、化学、生物等非电量，按照一定规律将其转换成为可用的电信号输出装置。
上述半导体陶瓷敏感元件的敏感特性并非全部都适用于传感器。
例如，压敏电阻不属于由非电量向电量间的转换，按照传感器的分类有时不将其列入。
热敏电阻在限流、消磁、马达启动、加热器等应用时，也属电量间的变换或能量转换装置(transducer)，而不属于对外界信息感知并以电信号方式输出的传感器(sensor)。
半导瓷敏感元件只有当其作为客观世界与数字化世界之间的感应界面时，才能成为传感器。
4．1 温度传感器[1,4,12]大部分NTCR和部分PTCR可用作传感器感知温度的“探头”，即感温元件；其本身也可能作为一个独立和完整的温度传感器直接用于电路的补偿。
NTCR广泛用于通信、军事、航空、航天、医疗、汽车电子、自动化设施的温度计、控温仪等装置。
高温NTCR传感器则可用于汽车等发动机排气检测、工业过程控制、电热炊具、煤气系统、空调、暖气中心、宾馆与住宅防火报警系统，以及复印机、打印机等办公自动化设旖。
PTCR也可用于工业自动化、汽车等领域的液位计、温度测控仪和报警器。
从市场需求和实际产量统计，热敏电阻是温度传感器的主流。
与热电偶、金属热电阻相比，它具有价格低廉、感温范围宽的优点；与硅、锗等半导体温度传感器相比．则具有灵敏度高、成本低、性价比高的优势。
4．2 气敏与湿敏传感器半导瓷气敏与湿敏元件主要应用于感知和检测各种气体或湿度的传感器。
例如，SnO2半导瓷气敏传感器对低浓度的CO、烷类等气体的检测灵敏度相当高，可用于可燃性气体泄漏的防灾报警。
又如，对硫化物、苯类、醇类等气体敏感的各类气敏传感器可用于大气污染和交通监测。
γ—Fe203气敏传感器对作为液化石油气(LPG)主要成分的丙烷(C3H8)具有较高的灵敏度和较好的选择性；响应时间与恢复时间快；受温度影响不大；对环境湿度几乎没有响应，价格低廉。
作为量大面广的LPG检漏很有前途。
a—Fe203气敏传感器则对甲烷(CH4)有良好的感应灵敏度，对于除LPG之外更普遍的工业和家用气体燃料(如天然气、沼气等)管道以及煤矿瓦斯防漏报警有较好的监测效果[4,6]。