新型功能材料：第三章 敏感材料

1、第三章 敏感材料Company Logo內(nèi) 容熱敏陶瓷1氣敏陶瓷2熱釋電陶瓷3Company Logo敏感材料 敏感陶瓷的電阻率、電動勢等物理量對熱、濕、光及某種氣體或離子的變化特別敏感。按其相應(yīng)的特性，分別稱作熱敏、濕敏、光敏、壓敏、氣敏、熱釋電及離子敏感陶瓷。 Company Logo敏感材料-熱敏陶瓷 熱敏陶瓷是一類電阻率、磁性、介電性等性質(zhì)隨溫度發(fā)生明顯變化的材料。 應(yīng)用：溫度傳感器、線路溫度補(bǔ)償及穩(wěn)頻的元件熱敏陶瓷具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、制造工藝簡單及價格便宜等特點。敏感材料-熱敏陶瓷熱敏電阻的特性1. 溫度特性：指數(shù)曲線 熱敏電阻器的電阻溫度關(guān)系可表示為 Rt 為溫度t時的電阻值；

2、R1為溫度20時的電阻值；為熱敏電阻常數(shù)，與材料的性質(zhì)有關(guān)，通常取3000-5000K。Company Logo敏感材料-熱敏陶瓷溫度系數(shù)：在某一溫度T下(通常為20 )，當(dāng)溫度變化1時，熱敏電阻阻值的變化率。即 T和RT對應(yīng)于溫度T(K)時的電阻溫度系數(shù)和電阻值，在工作溫度范圍內(nèi)，T不是一個常數(shù)。 熱敏電阻的溫度系數(shù)絕對值比金屬高很多倍，靈敏度較高，且電阻大，測量線路簡單，不需要考慮引線帶來的誤差，能夠遠(yuǎn)距離測量。Company Logo敏感材料-熱敏陶瓷2. 伏安特性：在穩(wěn)態(tài)情況下，通過熱敏電阻的電流I與其兩端之間的電壓V的關(guān)系。 當(dāng)流過熱敏電阻的電流很小時，電阻值只決定于環(huán)境溫度，伏安特

3、性是直線，遵循歐姆定律，適于溫度測量。 當(dāng)電流增大到一定值時，熱敏電阻溫度升高，出現(xiàn)負(fù)阻特性，即使電流增大，端電壓反而下降。Company Logo敏感材料-熱敏陶瓷3. 電流-時間特性： 一定環(huán)境溫度下，給熱敏電阻加一個起始電流，通過PTC熱敏電阻的電流降低到起始電流的50%時經(jīng)歷的時間就是動作時間。 電流-時間特性是自動消磁熱敏電阻、延時啟動熱敏電阻、過載保護(hù)熱敏電阻的重要參考特性。Company Logo敏感材料-熱敏陶瓷熱敏電阻按特性分類：正溫度系數(shù)熱敏電阻：電阻隨溫度升高而增大，簡稱PTC熱敏電阻(positive temperature coefficient )；負(fù)溫度系數(shù)熱敏電

4、阻：電阻隨溫度的升高而減小，簡稱NTC熱敏電阻(negative temperature coefficient )；臨界溫度熱敏電阻：電阻在某特定溫度范圍內(nèi)急劇變化的熱敏電阻，簡稱為CTR (critical temperature resistor )。Company Logo敏感材料-熱敏陶瓷PTC熱敏電阻：電阻值隨著溫度升高而增大，特別在居里溫度點附近電阻值躍升37個數(shù)量級。 PTC熱敏電阻已廣泛應(yīng)用于工業(yè)電子設(shè)備，汽車及家用電器等產(chǎn)品中，以達(dá)到自動消磁、過熱過流保護(hù)，馬達(dá)啟動，恒溫加熱，溫度補(bǔ)償、延時等作用。Company Logo敏感材料-熱敏陶瓷BaTiO3系 PTC熱敏電阻陶瓷

5、(1) 產(chǎn)生PTC效應(yīng)的條件 當(dāng)BaTiO3陶瓷材料中的晶粒充分半導(dǎo)化，而晶界具有適當(dāng)絕緣性時，才具有PTC效應(yīng)。PTC效應(yīng)完全是由其晶粒和晶界的電性能決定，沒有晶界的單晶不具有PTC效應(yīng)。 純BaTiO3具有較寬的禁帶，室溫下的電阻率為1012cm，接近絕緣體，不具有PTC電阻特性。Company Logo敏感材料-熱敏陶瓷(2) 陶瓷的半導(dǎo)化：指在禁帶中形成附加能級(施主能級或受主能級)，在室溫下可以受到熱激發(fā)產(chǎn)生導(dǎo)電載流子，形成半導(dǎo)體。方法：化學(xué)計量比偏離和摻雜。A、化學(xué)計量比偏離：在陶瓷制備過程中，通過控制燒結(jié)溫度、燒結(jié)氣氛以及冷卻氣氛等，產(chǎn)生化學(xué)計量的偏離。B、摻雜：在氧化物中摻入少

6、量高價或低價雜質(zhì)離子，引起氧化物晶體的能帶畸變，形成施主能級和受主能級，形成n型或p型半導(dǎo)體。Company Logo敏感材料-熱敏陶瓷(3) BaTiO3陶瓷的半導(dǎo)化： 摻雜施主金屬離子：在高純BaTiO3陶瓷中，用La3+、Ce4+、Sm3+、Dy3+、Y3+、Sb3+、Bi3+等置換Ba2+，或用Nb5+、Ta5+、W6+等置換Ti4+，獲得電阻率為103-105cm 的n型半導(dǎo)體。 BaTiO3的電阻率降至最低點的摻雜濃度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為：Nd 0.05，Ce、La、Nb 0.20.3，Y 0.35。Company Logo敏感材料-熱敏陶瓷B. AST摻雜：以SiO2或AST(4A12

7、O39SiO23TiO2 )對BaTiO3進(jìn)行摻雜，AST加入量3于1260-1380燒成后，電阻率為40-100cm。C. 化學(xué)計量比偏離：采用在真空、惰性氣體或還原性氣體中加熱BaTiO3。由于失氧，BaTiO3內(nèi)產(chǎn)生氧缺位，部分Ti4+將俘獲電子成為Ti3+。在還原以后，需要在氧化氣氛下重新熱處理，才能得到較好的PTC特性，電阻率為1-103cm。 Company Logo敏感材料-熱敏陶瓷(4) BaTiO3PTC陶瓷的生產(chǎn)工藝：A、原料：采用高純度的原料，特別要控制受主雜質(zhì)的含量，把Fe、Mg等雜質(zhì)含量控制在最低限度。一般控制在0.01mol%以下。B、摻雜：施主摻雜物L(fēng)a2O3、N

8、b2O5、Y2O3等在合成時引入，含量在0.20.3mol%范圍內(nèi)。C、瓷料制備及成型：傳統(tǒng)的工藝難以解決純度和均勻性的問題，現(xiàn)已經(jīng)開始采用液相法。D、燒成：PTC陶瓷必須在空氣或氧氣氛中燒成。Company Logo敏感材料-熱敏陶瓷PTC熱敏電阻的應(yīng)用：用于計算機(jī)及其外部設(shè)備、移動電話、電池組、遠(yuǎn)程通訊和網(wǎng)絡(luò)裝備、變壓器、工業(yè)控制設(shè)備、汽車及其它電子產(chǎn)品中。開關(guān)類的PTC陶瓷元件，具有開關(guān)功能，使電器設(shè)備避免過流、過熱損壞；加熱類的PTC陶瓷元件，它是一種溫度自控的發(fā)熱體，用于暖風(fēng)機(jī)、電吹風(fēng)、電蚊香、電熨斗等需要保持恒定溫度的電器上，可省去一套溫控線路。Company Logo敏感材料-熱

9、敏陶瓷負(fù)載過電流、過熱保護(hù) 熱敏電阻動作后，電路中電流大幅度降低，可同時起到過熱保護(hù)和過流保護(hù)兩種作用。熱敏電阻也適用于手提電腦及手機(jī)中的鋰離子電池和鎳氫電池的短路及發(fā)熱保護(hù)。當(dāng)手機(jī)電池過充電或短路時，電池發(fā)熱，電池內(nèi)部線路板上的PTC阻值上升，將電流限制在安全范圍內(nèi)。Company Logo敏感材料-熱敏陶瓷NTC熱敏電阻：具有電阻值隨著溫度升高而減小的特性，按照使用溫度可分為低溫(-130-0)、常溫(0300)及高溫(300)用三種類型，是以尖晶石結(jié)構(gòu)為主的半導(dǎo)體功能陶瓷，主要應(yīng)用于溫度測量和溫度補(bǔ)償。NTC熱敏電阻通常都是以Mn3O4為主材料，同時引入CoO、NiO、CuO、Fe2O3

10、等，使其在高溫下形成尖晶石結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料，主要有二元、三元及四元系材料。Company Logo二元系NTC熱敏電阻 常用的二元系NTC熱敏電阻材料有：Mn-Co-O， Mn-Cu-O， Mn-Ni-O、 Co-Cu-O，Co-Ni-O，Cu-Ni-O系等。 最有實用意義：Co-Mn系材料。 在20時的電阻率為103cm，主晶相為立方尖晶石MnCo2O4。隨著Mn含量的增大，則形成MnCo2O4立方尖晶和MnCo2O4四方尖晶的固溶體，電阻率逐漸增大。Company Logo敏感材料-熱敏陶瓷敏感材料-熱敏陶瓷缺點：對組分敏感，組分稍有變化，電導(dǎo)率就可能變化幾個數(shù)量級，使產(chǎn)品一致性和重復(fù)性差

11、。Company Logo敏感材料-熱敏陶瓷高溫?zé)崦綦娮瑁汗ぷ鳒囟仍?00以上的熱敏電阻(NTC) 。特點：熔點高、性能穩(wěn)定、熱敏感性高、電阻溫度系數(shù)大、元件燒成后，與電極的接觸狀態(tài)好、可通過調(diào)整配方和晶粒度能夠改變電阻的溫度特性。 高溫?zé)崦綦娮栌袕V泛的應(yīng)用前景，尤其在汽車空氣/燃料比傳感器方面，有很大的實用價值。 Company Logo敏感材料-熱敏陶瓷主要使用的兩種較典型材料為：(1)稀土氧化物材料 ：Pr、Er、Tb、Nd、Sm等氧化物，加入適量其他過渡金屬氧化物，在1600-1700 燒結(jié)后，可在300-1500 工作。(2)MgAl2O4-MgCr2O4-LaCrO3三元系材料：該

12、系材料適用于1000以下溫區(qū)。Company Logo敏感材料-熱敏陶瓷低溫?zé)崦綦娮瑁?工作溫度在-60以下的熱敏電阻材料(NTC)。低溫?zé)崦綦娮璨牧弦赃^渡金屬氧化物為主，加入La、Nd、Pd等的氧化物。主要材料有Mn-Ni-Fe-Cu、Mn-Cu-Co、Mn-Ni-Cu等。 Company Logo敏感材料-熱敏陶瓷NTC熱敏電阻陶瓷的應(yīng)用： 溫度補(bǔ)償：用于石英振蕩器(23個NTC)； 抑制浪涌電流：用于控制開關(guān)電源、電機(jī)、變壓器等在接通瞬時產(chǎn)生的大電流； 溫度檢測：用于熱水器、空調(diào)、廚房設(shè)備、辦公用品、汽車電控等。Company Logo敏感材料-熱敏陶瓷測溫原理：將NTC熱敏電阻置于測量

13、溫度處并將其成為電橋的一臂，隨著溫度變化NTC阻值發(fā)生變化，電橋失去平衡后一個明顯的電流通過電流表，該電信號經(jīng)過數(shù)字化，終端為一個溫度數(shù)字表。液位測量：將NTC接入某一特定回路，根據(jù)NTC對不同介質(zhì)中耗散系數(shù)的差異導(dǎo)致的升溫差異，檢測阻值變化，感知液位變化。Company Logo敏感材料-熱敏陶瓷 近年來，由于移動通訊、計算機(jī)、消費類電子產(chǎn)品、辦公自動化設(shè)備、汽車電子裝備以及軍用無線電設(shè)備和航空、航天高新數(shù)字電子技術(shù)產(chǎn)品的迅猛發(fā)展，國內(nèi)市場對片式化NTC熱敏電阻的需求與日俱增。國內(nèi)外對片式NTC熱敏電阻的需求以每年2030%的速率遞增。Company Logo敏感材料-熱敏陶瓷CTR熱敏電阻

14、： 以VO2為基本成分的半導(dǎo)體陶瓷，在68附近電阻值突變達(dá)到3-4個數(shù)量級，具有很大的負(fù)溫度系數(shù)，因此稱為巨變溫度熱敏電阻或臨界(溫度)熱敏電阻材料。 V有多種氧化物，如V2O5、VO2、V2O3、VO等，具有不同的臨界溫度。且與B、Si、P、Mg、Ca、Sr、Ba、Pb、La、Ag等氧化物形成多元系化合物，可移動其臨界溫度。 巨變溫度熱敏電阻變化具有再現(xiàn)性和可逆性，可做電氣開關(guān)或溫度探測器。電阻值的急劇變化，通常是隨溫度的升高，在臨界溫度附近，電阻值急劇減小。 Company Logo敏感材料-氣敏陶瓷氣敏陶瓷：陶瓷的表面吸附氣體分子時，其體電阻率會隨著半導(dǎo)體的類型不同以及氣體的種類不同，而

15、發(fā)生不同的變化，是對氣體敏感的陶瓷材料。陶瓷氣敏元件由于其具有靈敏度高、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價格低廉、使用方便等優(yōu)點，得到迅速發(fā)展。 氣體在氣敏陶瓷上的吸附脫附必須迅速，需要較高的溫度才能得到較大的脫附速率，因此一般要求具有物理和化學(xué)穩(wěn)定性。Company Logo敏感材料-氣敏陶瓷分類： 半導(dǎo)體式、固體電解質(zhì)式、接觸燃燒式。 半導(dǎo)體式氣敏陶瓷 按照主要原料成分來分類，如SnO2型、ZnO型、-Fe2O3型、-Fe2O3型、鈣鈦礦化合物型、TiO2型等。 固體電解質(zhì)介于固體和液體之間的奇特固體材料，主要特征是離子具有類似于液體電解質(zhì)的快速遷移特性，如ZrO2氧敏陶瓷，K2SO4、Na2

16、SO4等堿金屬硫酸鹽等。 接觸燃燒式氣敏陶瓷元件系用鉑金絲作母線，表面用陶瓷涂層、觸媒材料、防晶粒生長材料以及防觸媒中毒材料等涂層所制成。 Company Logo敏感材料-氣敏陶瓷氣敏陶瓷的性能半導(dǎo)體表面吸附氣體分子時，半導(dǎo)體的電導(dǎo)率將隨半導(dǎo)體類型和氣體分子種類的不同而變化。 一般分為物理吸附和化學(xué)吸附 。被吸附的氣體一般分為兩類。具有陰離子吸附性質(zhì)為氧化性(或電子受容性)氣體，如O2、NOx等。具有陽離子吸附性質(zhì)為還原性(或電子供出性)氣體，如H2、CO、乙醇等。Company Logo敏感材料-氣敏陶瓷 典型的氣敏半導(dǎo)體陶瓷：SnO2系氣敏陶瓷、ZnO系氣敏陶瓷、Fe2O3系氣敏陶瓷。

17、SnO2系氣敏陶瓷SnO2系氣敏陶瓷是最常用的氣敏半導(dǎo)體陶瓷，以SnO2為基材，加入催化劑、黏結(jié)劑等，按照常規(guī)的陶瓷工藝方法制成的。 SnO2氣敏陶瓷以超細(xì)SnO2粉料為基本原料，粉料越細(xì)，比表面積越大，對被測氣體越敏感。 制造高分散的SnO2超細(xì)粉料的方法有錫酸鹽分解法、金屬錫燃燒法、等離子體反應(yīng)法及化學(xué)共沉淀物熱分解法等。Company Logo敏感材料-氣敏陶瓷 SnO2氣敏陶瓷所用添加劑多為半導(dǎo)體添加劑，它們有不同的作用，主要是Sb2O3、V2O5、MgO、PbO、CaO等。 SnO2系氣敏陶瓷制造的氣敏元件有如下特點： 靈敏度高，出現(xiàn)最高靈敏度的溫度較低，約在300； 元件阻值變化與

18、氣體濃度成指數(shù)關(guān)系，在低濃度范圍，這種變化十分明顯，非常適用于對低濃度氣體的檢測； Company Logo敏感材料-氣敏陶瓷 對氣體的檢測是可逆的，而且吸附、解吸時間短； 氣體檢測不需復(fù)雜設(shè)備，待測氣體可通過氣敏元件電阻值的變化直接轉(zhuǎn)化為信號，且阻值變化大，可用簡單電路實現(xiàn)自動測量； 物理化學(xué)穩(wěn)定性好，耐腐蝕，壽命長； 結(jié)構(gòu)簡單，成本低，可靠性高，耐振動和抗沖擊性能好。 Company Logo敏感材料-氣敏陶瓷SnO2系氣敏陶瓷的應(yīng)用利用SnO2燒結(jié)體吸附還原氣體時電阻減少的特性來檢測還原氣體，已廣泛應(yīng)用于家用石油液化氣的漏氣報警、生產(chǎn)用探測報警器和自動排風(fēng)扇等。 SnO2系氣敏元件對酒精

19、和CO特別敏感，廣泛用于CO報警和工作環(huán)境的空氣監(jiān)測等。進(jìn)入實用的SnO2系氣敏元件對于可燃性氣體，例如H2、CO、甲烷、丙烷、乙醇、酮或芳香族氣體等，具有同樣程度的靈敏度，因而SnO2氣敏元件對不同氣體的選擇性就較差。 Company Logo敏感材料-氣敏陶瓷 ZnO系氣敏陶瓷ZnO系氣敏陶瓷元件最突出的優(yōu)點是氣體選擇性強(qiáng)，一般加入適量的貴金屬催化劑來提高陶瓷元件的靈敏度。摻Pd的ZnO氣敏陶瓷元件對H2、CO靈敏度較高，對碳?xì)浠衔镬`敏度較差。摻Ag的氧化鋅氣敏陶瓷元件對乙醇、苯和煤氣較靈敏，且成本也較低。 ZnO氣敏元件對異丁烷、丙烷、乙烷等碳?xì)浠衔镉休^高靈敏度，碳?xì)浠衔镏刑荚財?shù)

20、目越大靈敏度越高。 ZnO氣敏陶瓷元件可以做成雙層，將半導(dǎo)體元件與催化物分離，這樣可以更換催化劑來提高元件的氣體選擇性。Company Logo敏感材料-氣敏陶瓷 Fe2O3系氣敏陶瓷常見的鐵的氧化物有三種基本形式：FeO、Fe2O3和Fe3O4，其缺點是元件的使用工作溫度較高。 Fe2O3有兩種陶瓷制品：-Fe2O3和-Fe2O3均被發(fā)現(xiàn)具有氣敏特性。-Fe2O3具有剛玉型晶體結(jié)構(gòu)。熱穩(wěn)定性較優(yōu)，但靈敏度差。 Fe2O3系氣敏陶瓷最大的特點是不用貴金屬做催化劑也能得到較高的催化性，高溫下熱穩(wěn)定性好。Company Logo敏感材料-氣敏陶瓷Company Logo -Fe2O3對丙烷氣體較靈

21、敏，但對甲烷就不靈敏。-Fe2O3的化學(xué)穩(wěn)定性好，對甲烷乃至異丁烷都非常靈敏，對水蒸氣和乙醇等卻不靈敏。-Fe2O3作家庭用可燃?xì)怏w報警器非常合適。因它對水蒸氣和乙醇等不靈敏，故不會因水蒸氣及酒精的存在而誤報。 敏感材料-氣敏陶瓷接觸燃燒式氣體傳感器：可燃性氣體與空氣中的氧接觸，發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生反應(yīng)熱，使鉑絲溫度升高，電阻值相應(yīng)增大。 空氣中可燃性氣體濃度愈大，氧化 反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)熱量愈多，鉑絲的溫度變化愈大，其電阻值增加的就越多。只要測定作為敏感件的鉑絲的電阻變化值(R)， 就可檢測空氣中可燃性氣體的濃度。 使用單純的鉑絲線圈作為檢測元件，其壽命較短，所以，實際應(yīng)用的檢測元件，都是在鉑絲圈

22、外面涂覆一層氧化物觸媒。 既可以延長其使用壽命，又可以提高檢測元件的響應(yīng)特性。 Company Logo敏感材料-氣敏陶瓷接觸燃燒式氣敏元件的結(jié)構(gòu)： 高純鉑絲繞制成線圈，為了使線圈具有適當(dāng)?shù)淖柚?1-2)，一般應(yīng)繞10圈以上。在線圈外面涂以氧化鋁或氧化鋁和氧化硅組成的膏狀涂覆層，干燥 后在一定溫度下燒結(jié)成球狀多孔體。 燒結(jié)后的小球放在貴金屬鉑、鈀等的鹽溶液中充分浸漬后取出烘干。經(jīng)過高溫?zé)崽幚?，在載體上形成貴金屬觸媒層，最后組裝成氣體敏感元件。 也可以將貴金屬觸媒粉體與氧化鋁、氧化硅等載體充分混合后配成膏狀，涂覆在鉑絲繞成的線 圈上，直接燒成后備用。Company Logo敏感材料-氣敏陶瓷接觸

23、燃燒式氣體敏感元件的橋式電路如圖。R是檢測元件，工作時要保持100-200mA的電流通過，供可燃性氣體在發(fā)生氧化反應(yīng)所需要的熱量。當(dāng)檢測元件與可燃性氣體接觸時，由于劇烈的氧化作用，釋放出熱量，使得檢測元件的溫度上升，電阻值相應(yīng)增大，橋式電路不再平衡，產(chǎn)生電位差U0，敏感材料-氣敏陶瓷 固體電解質(zhì)氣敏傳感器主要為ZrO2氧敏傳感器。 ZrO2系氧氣敏感陶瓷，又叫氧濃度計或氧傳感器，主要用于汽車排氣、鍋爐排氣等場所，控制燃燒或凈化尾氣，提高燃燒效率，減少空氣污染。 ZrO2在高溫下具有氧離子傳導(dǎo)性。純凈的ZrO2在常溫下屬于單斜晶系，在1100下，為正方晶系，2500下，為立方晶系，2700下熔融

24、。添加CaO、Y2O3、MgO等雜質(zhì)后，成為穩(wěn)定的正方晶型，具有瑩石結(jié)構(gòu)，稱為穩(wěn)定化二氧化鋯。 雜質(zhì)的加入產(chǎn)生氧空位，其離子電導(dǎo)性也隨雜質(zhì)的種類和數(shù)量而變化。 Company Logo敏感材料-氣敏陶瓷在固體電解質(zhì)兩側(cè)氧氣的分壓不同時，就會產(chǎn)生電動勢。其中，F(xiàn)為法拉第常數(shù)，Pc為陰極側(cè)的氧氣分壓，Pa為陽極側(cè)的氧氣分壓。Company Logo敏感材料-氣敏陶瓷TiO2氧敏傳感器： TiO2屬于n型半導(dǎo)體，對氧氣十分敏感，其電阻值的大小取決于周圍環(huán)境的氧氣濃度。當(dāng)周圍氧氣濃度較大時，氧原子進(jìn)入二氧化鈦晶格，改變了半導(dǎo)體的電阻率，使其電阻值增大。 右圖是用于汽車或燃燒爐排放氣體中的氧濃度傳感器測

25、量轉(zhuǎn)換電路。二氧化鈦氣敏電阻與補(bǔ)償熱敏電阻同處于陶瓷絕緣體的末端。當(dāng)氧氣含量減小時，RTiO2的阻值減小，U0增大。Company Logo敏感材料-氣敏陶瓷氣敏陶瓷的應(yīng)用實例1.燃?xì)鈭缶?各類易燃、易爆、有毒、有害氣體的檢測和報警都可以用相應(yīng)的氣敏傳感器及其相關(guān)電路來實現(xiàn)，如氣體成分檢測儀、氣體報警器、空氣凈化器等已用于工廠、礦山、家庭、娛樂場所等。Company Logo敏感材料-氣敏陶瓷2. 氧濃度傳感器用于汽車尾氣測量3.酒精傳感器4.有毒氣體傳感器Company Logo敏感材料-熱釋電陶瓷熱釋電效應(yīng)：由于溫度的變化，陶瓷出現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的電荷中心相對位移，使它們的自發(fā)極化強(qiáng)度發(fā)生變化，

26、在它們的兩端產(chǎn)生異號的束縛電荷，這種現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)。熱釋電效應(yīng)的強(qiáng)弱使用熱釋電系數(shù)表示：P為熱釋電系數(shù)。熱釋電陶瓷：具有熱釋電效應(yīng)的陶瓷。 Company Logo敏感材料-熱釋電陶瓷晶體中存在熱釋電效應(yīng)的前提是：具有自發(fā)極化，即晶體結(jié)構(gòu)的某些方向正、負(fù)電荷重心不重合；有溫度變化，反映材料在溫度變化下的性能。熱釋電晶體分為兩類：自發(fā)極化不隨外電場轉(zhuǎn)向；自發(fā)極化能被外電場轉(zhuǎn)向，即鐵電晶體。 熱釋電陶瓷經(jīng)過強(qiáng)直流電極化處理后能從各向同性轉(zhuǎn)變成各向異性體，并具有剩余極化，出現(xiàn)熱釋電效應(yīng)，Company Logo敏感材料-熱釋電陶瓷 單晶材料：TGS(硫酸三甘肽)、LiNbO4、LiTaO3及(B

27、a，Sr)Nb2O6等。 多晶材料：BaTiO3，PbTiO3，Pb(Zr，Ti)O3等。 Company Logo敏感材料-熱釋電陶瓷鈦酸鉛：PbTiO3陶瓷的熱釋電系數(shù)大，近于610-8 C/(cm2K)，介電常數(shù)低于其他鐵電陶瓷，而且居里溫度高(約490)，抗輻射性能好，在實際使用范圍內(nèi)(-20-60)，可使元件本身輸出電壓不變，作為探測器，無須保持恒溫。 目前已做成了人造衛(wèi)星上的紅外地平儀和熱釋電紅外輻射溫度計。 Company Logo紅外探測器敏感材料-熱釋電陶瓷熱釋電陶瓷的應(yīng)用 陶瓷熱釋電材料最主要的應(yīng)用是作為熱釋電探測器。熱釋電探測器的工作過程如下： 接收紅外輻射產(chǎn)生溫升； 由于溫升引起熱釋電晶片表面電荷的變化(極化變化)； 由于晶片表面電荷變化晶片上、下表面電勢差的變化，