功能材料课件-敏感材料
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BaTiO3 压敏电压在几伏以下，很适合低压范围使用。
压敏材料
压敏电阻材料 TiO2 系低压压敏电阻陶瓷 TiO2是取代SiC的压敏电阻器。主体材料是TiO2，通常 添加Nb2O5、BaO，SrO 和MnO2 等其它氧化物。 TiO2 系压敏电阻陶瓷的特点是生产工艺比较简单、成 本低，通流能力和电容量都高于ZnO，最突出的特点是 低压化比较容易实现，故成为低压压敏电阻器中性能 较好的一种。
热敏材料
氧化物半导体热敏电阻材料 负温度系数（NTC）热敏材料
•分类 氧化物系 非氧化物系化合物 单质
•特性
R
O 图2
T
热敏材料
氧化物半导体热敏电阻材料 负温度系数（NTC）热敏材料
NTC热敏材料的导电机理 尖晶石结构 AB2O4 A位被B原子代替 B位由A、B原子各占一半 ——反尖晶石——半导体
导体本身的电导率发生变化。
体内部刚刚移到
原理： 吸、脱附模型
此物体表面所需 的最少的能量。
半导体金属氧化物与O2、CO等气体接触时其电导及功 函数会发生变化的现象，利用待测气体在气敏材料上进行物理
或化学吸、脱附，引起材料的电学性质发生变化从而达到检测
目的的模型。
包括：物理和化学吸附及脱附
催化（接触）燃烧模型
压敏材料
压敏电阻材料 WO3 系低压压敏陶瓷 WO3 系压敏陶瓷是一种新型的低压压敏材料，具有压 敏电压低（≤10 V/mm），工作电流小（~10 mA）及非 线性系数较大（~6）等优点，存在进一步改进的潜力， 具有研究开发价值。 掺入MnO2 和Na2CO3 可以明显提高WO3 的非线性，掺入 Al2O3 可以明显改善WO3 的电学稳定性，但同时也使非 线性降低。
气敏陶瓷
气敏材料
材料： SnO2主要用于可燃性气体检测，如氢、甲烷、丙烷、乙醇、 丙酮、一氧化碳、煤气、天然气的检测 ZnO主要用于氢、一氧化碳、氟利昂气体 γ-Fe2O3主要用于异丁烷气体和石油液化气检测 ZrO2主要用于氧气检测，是利用氧浓度差原理 钙钛矿（ABO3）型气敏材料主要用于乙醇气体检测
压敏材料
压敏电阻材料 应用 对于压敏电阻的应用连接，大致可分为四种类型： 第一种类型是电源线之间或电源线和大地之间的连接 第二种类型为负荷中的连接 第三种类型是接点间的连接 第四种类型主要用于半导体器件的保护连接
热敏材料
氧化物半导体热敏电阻材料
热敏电阻是一种电阻值随其温度成指数变化的半导体热 敏元件。 优点：(1)电阻温度系数大，灵敏度高，比一般金属电阻 大10～100倍；(2)结构简单，体积小，可以测量“点” 温度；(3)电阻率高，热惯性小，适宜动态测量；(4)功 耗小，不需要参考端补偿，适于远距离的测量与控制。 缺点：阻值与温度的关系呈非线性，元件的稳定性和互 换性较差。
气敏陶瓷
固体电解质气敏模型 固体电解质气敏机理不是靠材料中的电子或空穴导电。
而是靠气敏材料中的阳离子或阴离子导电，一般将这种传导性 称为固体电解质，如稳定性能好的ZrO2 。
如果采用此类半导体材料作为隔膜和特殊电极组成浓 差电池，就可利用电池两侧的O2浓度差来测定O2 ，从而制得 高选择性的氧敏传感器。
ZnO-Cr2O3传感器能连续稳定地 测量湿度, 而无需加热除污装置, 因 此功耗低于0.5 Ｗ, 体积小, 成本低, 是一种常用测湿传感器。
压敏材料（电压敏感）
特性——压敏电阻器的电压与电流不遵 守欧姆定律，而成特殊的非线性关系。 压敏电阻IV服从下式：
V CI 或 I KV
作用与应用——广泛应用于家用电器及 其它电子产品中，起过电压保护、防雷、 抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、 高压灭弧、消噪、保护半导体元器件等。
湿敏陶瓷
（1） MgCr2O4-TiO2湿 敏元件重铬酸镁-二氧化钛湿 敏材料通常制成多孔陶瓷型 “湿-电”转换器件, 它是负 特性半导瓷, MgCr2O4为Ｐ型半 导体, 它的电阻率低, 阻值温 度特性好, 在MgCr2O4-TiO2陶 瓷片的两面涂覆有多孔金电极。
湿敏陶瓷
湿敏陶瓷
（2）ZnO-Cr2O3陶瓷湿敏元件ZnOCr2O3湿敏元件的结构是将多孔材料 的电极烧结在多孔陶瓷圆片的两表面 上, 并焊上铂引线, 然后将敏感元件 装入有网眼过滤的方形塑料盒中用树
临界温度与组成密切相关
热敏材料
氧化物半导体热敏电阻材料 正温度系数（PTC）热敏材料 特性
热敏电阻的阻值随着温度的升高而增大。 主要材料： BaTiO3 添加稀土元素使之半导体化 主要原理： 晶粒边界上的肖特基势垒 晶界上的缺位模型
热敏材料
氧化物半导体热敏电阻材料
正温度系数（PTC）热敏材料
热敏材料
氧化物半导体热敏电阻材料 负温度系数（NTC）热敏材料
普通NTC热敏材料 中、高温NTC热敏材料 低温NTC热敏材料
P114
热敏材料
氧化物半导体热敏电阻材料 临界温度电阻（CTR）热敏材料 特性
电阻器的电阻值在某特定温度范围内随温度升高而 降低3～4个数量级，即具有很大负温度系数。其主要材 料是VO2并添加一些金属氧化物。
敏感材料
气敏陶瓷 湿敏陶瓷 压敏陶瓷 热敏陶瓷 光敏陶瓷
敏感材料
——是指对电、光、声、力、热、磁、气体分布 等待测量的微小变化而表现出性能明显改变的功能材 料。
气敏陶瓷 湿敏陶瓷 压敏陶瓷 热敏陶瓷 光敏陶瓷
……
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 气敏陶瓷
气敏材料
气敏电阻是一种半导体敏感器件，它是利把用一气个体电的子吸从附固而使半
压敏材料
压敏电阻材料 SrTiO3 系电容–压敏陶瓷 SrTiO3 电容–压敏陶瓷组成可分为主要成分和添加成分： 主要成分为Sr1-xCaxTiO3，其中x 在0~0.3之间； 添加成分为： （1）半导化元素氧化物：如Nb2O5、WO3、La2O3、CeO2、Nd2O3、 Y2O3 和Ta2O5 等。 （2）改性元素氧化物：Na2O 可以提高耐电涌冲击能力和改善 压敏电压比；MnCO3、SiO2、Ag2O 和CuO 等可以提高电阻器的温 度稳定性。
气敏陶瓷
气固分配平衡模型 以TiO2 为代表的半导体氧敏传感器，以其灵敏度高、
结构简单、成本低而占据了大部分氧敏传感器市场。关于TiO2 的氧敏机理，公认的看法是：作为施主中心的氧空位随外界氧 分压的变化而变化，温度一定时氧敏元件的电导仅依赖于气氛 中氧浓度（分压），高温时，材料体内的氧空位又会随氧分压 的变化而变化；依据氧在气相和材料固相间的分配平衡状态所 引起的电导变化，即可实现对气体检测。
压敏材料
压敏电阻材料 压敏陶瓷电阻器根据所应用的电压范围可以分为： 高压压敏电阻器 中压压敏电阻器 低压压敏电阻器
其中低压压敏电阻器又分为压敏电压为4.7—22 V 的低压压敏电阻器和22—68 V 的低压、大通流容量压敏 电阻器。目前，国内外重点研究低压压敏陶瓷材料、电 容–压敏复合功能陶瓷材料以及高压压敏陶瓷材料。
气敏陶瓷
气敏材料
气敏传感器应用较广泛的是用于防灾报警，如煤 气、或有毒气体报警，也可用于对大气污染监测、CO气 体测量、酒精浓度探测等方面。
烟雾报警器
酒精传感器
二氧化碳传感器
湿敏陶瓷
湿敏电阻是一种阻值随环境相对湿度的变化而变化的敏 感元件，可将湿度的变化转变为电讯号，易于实现湿度指示、 记录和控制自动化。
压敏材料
压敏电阻材料 ZnO系压敏电阻 ZnO基压敏电阻材料组份设计可以遵循以下的原则： 3．非线性促进元素以具有较小离子半径的过渡金属元素为主； 4．当掺杂物的熔点低于其和原料中的其它掺杂物形成的共晶 产物的熔点时。应采取单独添加的形式，反之，则可以以预 合成低熔点化合物的形式进行添加； 5．引入的玻璃相除了应具有较低的熔点之外，还应满足上述 对掺杂物的要求。
压敏材料
压敏电阻材料 ZnO系压敏电阻 ZnO基压敏电阻材料组份设计可以遵循以下的原则： 1．材料组成以ZnO为主，所选择非线性形成元素中必须包括 价态(≥3)高价掺杂元素(如：Bi、Pr、V)； 2．烧结过程中掺杂物可以和ZnO反应生成液相，保证掺杂物 在烧结过程中和ZnO晶粒有良好的浸润性；成份的选择范围以 亚共晶区为宜，保证不过多地改变ZnO主晶相的性质，同时数 量上应可以保证形成高阻晶界相；
光敏材料
物质在受到光照射 作用时，其电导率 发生变化的现象
——在光的照射下能够产生光电导，也能产生光生 伏特效应。
光照射到半导体的p-n结上，则 在p-n结两端会出现电势差，p 区为正极，n区为负极。
利用这些效应，可以制造光敏电阻和太阳能电池。 光敏电阻材料是光电导材料的一种。
绿色为A位原子，灰色为B位原 子，红色为O原子
热敏材料
氧化物半导体热敏电阻材料 负温度系数（NTC）热敏材料
NTC热敏材料的导电机理 NTC热敏电阻材料——氧化锰为主、添加氧化钴、氧化铜、氧化 铁等，在高温下形成全反或半反尖晶石结构的半导体
热敏电阻器温度计的精度达到0.1℃，感温时间可少至10s 以下。
利用可燃性气体（CH4、C4H10等）在气敏材料表面发生 燃烧，放出一定的热量，从而引起气敏元件的电导率发生变化， 以达到检测可燃性气体的目的。
氧化还原模型
待测气体与半导体金属氧化物相互作用时,一方面，由 于半导体金属氧化物在高温时大部分具有催化作用，待测气体 会发生催化氧化还原反应；另一方面，待测气体又会引起半导 体金属氧化物材料本身发生氧化还原反应；还可由二者共同进 行氧化还原反应，从而发生电子的得失，引起材料的电性发生 变化，体现气敏效应。
压敏材料
压敏电阻材料 ZnO系压敏电阻 ZnO 压敏电阻陶瓷材料主要成分ZnO Bi2O3、Co2O3、MnO2、Cr2O3添加剂的作用大都是偏析在 晶界上形成阻挡层。
Al2O3、Sb2O3、TiO2、SiO2、B2O3 和PbO 等添加剂起 降低烧结温度和控制晶粒尺寸的作用。
压敏材料 压敏电阻材料 ZnO系压敏电阻
如果表面电势下降较多, 不仅 使表面层的电子耗尽, 同时吸引更 多的空穴达到表面层, 有可能使到 达表面层的空穴浓度大于电子浓度, 出现所谓表面反型层, 这些空穴称 为反型载流子。它们同样可以在表 面迁移而对电导做出贡献。
湿敏陶瓷
2. 正特性湿敏半导瓷的导电机理 当水分子附着半导体陶瓷的表
面使电势变负时, 导致其表面层电 子浓度下降, 但还不足以使表面层 的空穴浓度增加到出现反型程度, 此时仍以电子导电为主。于是, 表 面电阻将由于电子浓度下降而加大, 这类半导瓷材料的表面电阻将随湿 度的增加而加大。
材料
• BaTiO3系PTC热敏材料 绝缘体+La3+、Nb5+——半导体
添加Pb2+、Sr2+、Zr4+、Sn4+调整居里温度
• 钒系PTC热敏材料
室温电阻率比BaTiO3小，击穿电阻受温度影响小
•
复合热敏材料
热膨胀系数较大的高分子+导电性无机材料颗粒
室温状态，形成导电网络，温度到某临界值后，膨胀，电阻率 突然上升
半导体陶瓷湿敏电阻通常是用两种以上的金属氧化物半导体材料混 合烧结而成的多孔陶瓷。
ZnO-LiO2-V2O5系 Si-Na2O-V2O5系 TiO2-MgO-Cr2O3系
负特性湿敏半导体陶瓷
Fe3O4
正特性湿敏半导体陶瓷
湿敏陶瓷
1. 负特性湿敏半导瓷的导电机理 水分子中的氢原子具有很强的正电 场从半导瓷表面俘获电子, 使半导 体陶瓷表面带负电。
压敏材料
压敏电阻材料 ZnO系压敏电阻 ZnO基压敏电阻材料研究热点——低压化 （1）叠层型片式ZnO 压敏电阻器——压敏电压可以达到5~10 V，非线性系数可达30。 （2）籽晶法ZnO 压敏电阻器——低于40 V （3）液相扩散等其它方法——压敏电压为3~5 V
压敏材料
压敏电阻材料
BaTiO3 系压敏电阻陶瓷 BaTiO3 系压敏电阻陶瓷基片是在BaCO3 和TiO2的等摩尔混合 物中添加微量Ag2O、SiO2、Al2O3 等金属氧化物，加压成型后， 在1300~1400℃的惰性气氛中烧结获得的电阻率为0.4~1.5 W·cm 的半导体。 BaTiO3 系压敏电阻是利用添加微量金属氧化物而半导体化的 BaTiO3 系烧结体与银电极之间存在的整流作用正向特性的压 敏电阻，这种压敏电阻实际上是半导体化的BaTiO3 电容器的 一种变相应用。
压敏材料
压敏电阻材料 TiO2 系低压压敏电阻陶瓷 TiO2是取代SiC的压敏电阻器。主体材料是TiO2，通常 添加Nb2O5、BaO，SrO 和MnO2 等其它氧化物。 TiO2 系压敏电阻陶瓷的特点是生产工艺比较简单、成 本低，通流能力和电容量都高于ZnO，最突出的特点是 低压化比较容易实现，故成为低压压敏电阻器中性能 较好的一种。
热敏材料
氧化物半导体热敏电阻材料 负温度系数（NTC）热敏材料
•分类 氧化物系 非氧化物系化合物 单质
•特性
R
O 图2
T
热敏材料
氧化物半导体热敏电阻材料 负温度系数（NTC）热敏材料
NTC热敏材料的导电机理 尖晶石结构 AB2O4 A位被B原子代替 B位由A、B原子各占一半 ——反尖晶石——半导体
导体本身的电导率发生变化。
体内部刚刚移到
原理： 吸、脱附模型
此物体表面所需 的最少的能量。
半导体金属氧化物与O2、CO等气体接触时其电导及功 函数会发生变化的现象，利用待测气体在气敏材料上进行物理
或化学吸、脱附，引起材料的电学性质发生变化从而达到检测
目的的模型。
包括：物理和化学吸附及脱附
催化（接触）燃烧模型
压敏材料
压敏电阻材料 WO3 系低压压敏陶瓷 WO3 系压敏陶瓷是一种新型的低压压敏材料，具有压 敏电压低（≤10 V/mm），工作电流小（~10 mA）及非 线性系数较大（~6）等优点，存在进一步改进的潜力， 具有研究开发价值。 掺入MnO2 和Na2CO3 可以明显提高WO3 的非线性，掺入 Al2O3 可以明显改善WO3 的电学稳定性，但同时也使非 线性降低。
气敏陶瓷
气敏材料
材料： SnO2主要用于可燃性气体检测，如氢、甲烷、丙烷、乙醇、 丙酮、一氧化碳、煤气、天然气的检测 ZnO主要用于氢、一氧化碳、氟利昂气体 γ-Fe2O3主要用于异丁烷气体和石油液化气检测 ZrO2主要用于氧气检测，是利用氧浓度差原理 钙钛矿（ABO3）型气敏材料主要用于乙醇气体检测
压敏材料
压敏电阻材料 应用 对于压敏电阻的应用连接，大致可分为四种类型： 第一种类型是电源线之间或电源线和大地之间的连接 第二种类型为负荷中的连接 第三种类型是接点间的连接 第四种类型主要用于半导体器件的保护连接
热敏材料
氧化物半导体热敏电阻材料
热敏电阻是一种电阻值随其温度成指数变化的半导体热 敏元件。 优点：(1)电阻温度系数大，灵敏度高，比一般金属电阻 大10～100倍；(2)结构简单，体积小，可以测量“点” 温度；(3)电阻率高，热惯性小，适宜动态测量；(4)功 耗小，不需要参考端补偿，适于远距离的测量与控制。 缺点：阻值与温度的关系呈非线性，元件的稳定性和互 换性较差。
气敏陶瓷
固体电解质气敏模型 固体电解质气敏机理不是靠材料中的电子或空穴导电。
而是靠气敏材料中的阳离子或阴离子导电，一般将这种传导性 称为固体电解质，如稳定性能好的ZrO2 。
如果采用此类半导体材料作为隔膜和特殊电极组成浓 差电池，就可利用电池两侧的O2浓度差来测定O2 ，从而制得 高选择性的氧敏传感器。
ZnO-Cr2O3传感器能连续稳定地 测量湿度, 而无需加热除污装置, 因 此功耗低于0.5 Ｗ, 体积小, 成本低, 是一种常用测湿传感器。
压敏材料（电压敏感）
特性——压敏电阻器的电压与电流不遵 守欧姆定律，而成特殊的非线性关系。 压敏电阻IV服从下式：
V CI 或 I KV
作用与应用——广泛应用于家用电器及 其它电子产品中，起过电压保护、防雷、 抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、 高压灭弧、消噪、保护半导体元器件等。
湿敏陶瓷
（1） MgCr2O4-TiO2湿 敏元件重铬酸镁-二氧化钛湿 敏材料通常制成多孔陶瓷型 “湿-电”转换器件, 它是负 特性半导瓷, MgCr2O4为Ｐ型半 导体, 它的电阻率低, 阻值温 度特性好, 在MgCr2O4-TiO2陶 瓷片的两面涂覆有多孔金电极。
湿敏陶瓷
湿敏陶瓷
（2）ZnO-Cr2O3陶瓷湿敏元件ZnOCr2O3湿敏元件的结构是将多孔材料 的电极烧结在多孔陶瓷圆片的两表面 上, 并焊上铂引线, 然后将敏感元件 装入有网眼过滤的方形塑料盒中用树
临界温度与组成密切相关
热敏材料
氧化物半导体热敏电阻材料 正温度系数（PTC）热敏材料 特性
热敏电阻的阻值随着温度的升高而增大。 主要材料： BaTiO3 添加稀土元素使之半导体化 主要原理： 晶粒边界上的肖特基势垒 晶界上的缺位模型
热敏材料
氧化物半导体热敏电阻材料
正温度系数（PTC）热敏材料
热敏材料
氧化物半导体热敏电阻材料 负温度系数（NTC）热敏材料
普通NTC热敏材料 中、高温NTC热敏材料 低温NTC热敏材料
P114
热敏材料
氧化物半导体热敏电阻材料 临界温度电阻（CTR）热敏材料 特性
电阻器的电阻值在某特定温度范围内随温度升高而 降低3～4个数量级，即具有很大负温度系数。其主要材 料是VO2并添加一些金属氧化物。
敏感材料
气敏陶瓷 湿敏陶瓷 压敏陶瓷 热敏陶瓷 光敏陶瓷
敏感材料
——是指对电、光、声、力、热、磁、气体分布 等待测量的微小变化而表现出性能明显改变的功能材 料。
气敏陶瓷 湿敏陶瓷 压敏陶瓷 热敏陶瓷 光敏陶瓷
……
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 气敏陶瓷
气敏材料
气敏电阻是一种半导体敏感器件，它是利把用一气个体电的子吸从附固而使半
压敏材料
压敏电阻材料 SrTiO3 系电容–压敏陶瓷 SrTiO3 电容–压敏陶瓷组成可分为主要成分和添加成分： 主要成分为Sr1-xCaxTiO3，其中x 在0~0.3之间； 添加成分为： （1）半导化元素氧化物：如Nb2O5、WO3、La2O3、CeO2、Nd2O3、 Y2O3 和Ta2O5 等。 （2）改性元素氧化物：Na2O 可以提高耐电涌冲击能力和改善 压敏电压比；MnCO3、SiO2、Ag2O 和CuO 等可以提高电阻器的温 度稳定性。
气敏陶瓷
气固分配平衡模型 以TiO2 为代表的半导体氧敏传感器，以其灵敏度高、
结构简单、成本低而占据了大部分氧敏传感器市场。关于TiO2 的氧敏机理，公认的看法是：作为施主中心的氧空位随外界氧 分压的变化而变化，温度一定时氧敏元件的电导仅依赖于气氛 中氧浓度（分压），高温时，材料体内的氧空位又会随氧分压 的变化而变化；依据氧在气相和材料固相间的分配平衡状态所 引起的电导变化，即可实现对气体检测。
压敏材料
压敏电阻材料 压敏陶瓷电阻器根据所应用的电压范围可以分为： 高压压敏电阻器 中压压敏电阻器 低压压敏电阻器
其中低压压敏电阻器又分为压敏电压为4.7—22 V 的低压压敏电阻器和22—68 V 的低压、大通流容量压敏 电阻器。目前，国内外重点研究低压压敏陶瓷材料、电 容–压敏复合功能陶瓷材料以及高压压敏陶瓷材料。
气敏陶瓷
气敏材料
气敏传感器应用较广泛的是用于防灾报警，如煤 气、或有毒气体报警，也可用于对大气污染监测、CO气 体测量、酒精浓度探测等方面。
烟雾报警器
酒精传感器
二氧化碳传感器
湿敏陶瓷
湿敏电阻是一种阻值随环境相对湿度的变化而变化的敏 感元件，可将湿度的变化转变为电讯号，易于实现湿度指示、 记录和控制自动化。
压敏材料
压敏电阻材料 ZnO系压敏电阻 ZnO基压敏电阻材料组份设计可以遵循以下的原则： 3．非线性促进元素以具有较小离子半径的过渡金属元素为主； 4．当掺杂物的熔点低于其和原料中的其它掺杂物形成的共晶 产物的熔点时。应采取单独添加的形式，反之，则可以以预 合成低熔点化合物的形式进行添加； 5．引入的玻璃相除了应具有较低的熔点之外，还应满足上述 对掺杂物的要求。
压敏材料
压敏电阻材料 ZnO系压敏电阻 ZnO基压敏电阻材料组份设计可以遵循以下的原则： 1．材料组成以ZnO为主，所选择非线性形成元素中必须包括 价态(≥3)高价掺杂元素(如：Bi、Pr、V)； 2．烧结过程中掺杂物可以和ZnO反应生成液相，保证掺杂物 在烧结过程中和ZnO晶粒有良好的浸润性；成份的选择范围以 亚共晶区为宜，保证不过多地改变ZnO主晶相的性质，同时数 量上应可以保证形成高阻晶界相；
光敏材料
物质在受到光照射 作用时，其电导率 发生变化的现象
——在光的照射下能够产生光电导，也能产生光生 伏特效应。
光照射到半导体的p-n结上，则 在p-n结两端会出现电势差，p 区为正极，n区为负极。
利用这些效应，可以制造光敏电阻和太阳能电池。 光敏电阻材料是光电导材料的一种。
绿色为A位原子，灰色为B位原 子，红色为O原子
热敏材料
氧化物半导体热敏电阻材料 负温度系数（NTC）热敏材料
NTC热敏材料的导电机理 NTC热敏电阻材料——氧化锰为主、添加氧化钴、氧化铜、氧化 铁等，在高温下形成全反或半反尖晶石结构的半导体
热敏电阻器温度计的精度达到0.1℃，感温时间可少至10s 以下。
利用可燃性气体（CH4、C4H10等）在气敏材料表面发生 燃烧，放出一定的热量，从而引起气敏元件的电导率发生变化， 以达到检测可燃性气体的目的。
氧化还原模型
待测气体与半导体金属氧化物相互作用时,一方面，由 于半导体金属氧化物在高温时大部分具有催化作用，待测气体 会发生催化氧化还原反应；另一方面，待测气体又会引起半导 体金属氧化物材料本身发生氧化还原反应；还可由二者共同进 行氧化还原反应，从而发生电子的得失，引起材料的电性发生 变化，体现气敏效应。
压敏材料
压敏电阻材料 ZnO系压敏电阻 ZnO 压敏电阻陶瓷材料主要成分ZnO Bi2O3、Co2O3、MnO2、Cr2O3添加剂的作用大都是偏析在 晶界上形成阻挡层。
Al2O3、Sb2O3、TiO2、SiO2、B2O3 和PbO 等添加剂起 降低烧结温度和控制晶粒尺寸的作用。
压敏材料 压敏电阻材料 ZnO系压敏电阻
如果表面电势下降较多, 不仅 使表面层的电子耗尽, 同时吸引更 多的空穴达到表面层, 有可能使到 达表面层的空穴浓度大于电子浓度, 出现所谓表面反型层, 这些空穴称 为反型载流子。它们同样可以在表 面迁移而对电导做出贡献。
湿敏陶瓷
2. 正特性湿敏半导瓷的导电机理 当水分子附着半导体陶瓷的表
面使电势变负时, 导致其表面层电 子浓度下降, 但还不足以使表面层 的空穴浓度增加到出现反型程度, 此时仍以电子导电为主。于是, 表 面电阻将由于电子浓度下降而加大, 这类半导瓷材料的表面电阻将随湿 度的增加而加大。
材料
• BaTiO3系PTC热敏材料 绝缘体+La3+、Nb5+——半导体
添加Pb2+、Sr2+、Zr4+、Sn4+调整居里温度
• 钒系PTC热敏材料
室温电阻率比BaTiO3小，击穿电阻受温度影响小
•
复合热敏材料
热膨胀系数较大的高分子+导电性无机材料颗粒
室温状态，形成导电网络，温度到某临界值后，膨胀，电阻率 突然上升
半导体陶瓷湿敏电阻通常是用两种以上的金属氧化物半导体材料混 合烧结而成的多孔陶瓷。
ZnO-LiO2-V2O5系 Si-Na2O-V2O5系 TiO2-MgO-Cr2O3系
负特性湿敏半导体陶瓷
Fe3O4
正特性湿敏半导体陶瓷
湿敏陶瓷
1. 负特性湿敏半导瓷的导电机理 水分子中的氢原子具有很强的正电 场从半导瓷表面俘获电子, 使半导 体陶瓷表面带负电。
压敏材料
压敏电阻材料 ZnO系压敏电阻 ZnO基压敏电阻材料研究热点——低压化 （1）叠层型片式ZnO 压敏电阻器——压敏电压可以达到5~10 V，非线性系数可达30。 （2）籽晶法ZnO 压敏电阻器——低于40 V （3）液相扩散等其它方法——压敏电压为3~5 V
压敏材料
压敏电阻材料
BaTiO3 系压敏电阻陶瓷 BaTiO3 系压敏电阻陶瓷基片是在BaCO3 和TiO2的等摩尔混合 物中添加微量Ag2O、SiO2、Al2O3 等金属氧化物，加压成型后， 在1300~1400℃的惰性气氛中烧结获得的电阻率为0.4~1.5 W·cm 的半导体。 BaTiO3 系压敏电阻是利用添加微量金属氧化物而半导体化的 BaTiO3 系烧结体与银电极之间存在的整流作用正向特性的压 敏电阻，这种压敏电阻实际上是半导体化的BaTiO3 电容器的 一种变相应用。