温度湿度传感器

温度湿度传感器 本文由gcy305643010贡献 文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 第4章 信息传感材料 信息传感材料是指用于信息传感器和 信息传感材料是指用于信息传感器和探 传感器 的一类对外界信息敏感的材料。 测器的一类对外界信息敏感的材料 测器的一类对外界信息敏感的材料。 第4章 信息传感材料 国家GB7665-87对传感器下的定 国家标准GB7665-87对传感器下的定 GB7665 义是: 义是:“能感受规定的被测量并按照一定 的规律转换成可用信号的器件或装置，通 的规律转换成可用信号的器件或装置， 常由敏感元件和转换元件组成” 常由敏感元件和转换元件组成”。 探测器 detector 记录粒子 粒子的装置 核物理和粒 观察 、记录粒子的装置 ，核物理和粒 子物理实验研究中不可缺少的设备 实验研究中不可缺少的设备。 子物理实验研究中不可缺少的设备。 4.1 力敏传感材料 力敏传感材料是指在外力作用的情况下电学 力敏传感材料是指在外力作用的情况下电学 是指在外力作用的情况下 性质会发生明显变化的材料 会发生明显变化的材料。 性质会发生明显变化的材料。 金属应变电阻材料主要有康铜系合金、 金属应变电阻材料主要有康铜系合金、锰白 主要有康铜系合金 铜合金、镍铬铝铁合金、镍铬合金、铁铬铝合金、 铜合金、镍铬铝铁合金、镍铬合金、铁铬铝合金、 铂钨合金和铂金属等。 铂钨合金和铂金属等。 半导体压阻材料主要是单晶硅， 半导体压阻材料主要是单晶硅，根据掺杂方 主要是单晶硅 式的不同，分为体型和扩散型两种。 式的不同，分为体型和扩散型两种。 4.2 热敏传感材料 热敏传感材料是指对温度变化具 热敏传感材料是指对温度变化具 是指对温度变化 有灵敏响应的材料。 有灵敏响应的材料。 在实际生产中，热敏传感材料主要 在实际生产中，热敏传感材料主要 是指电阻值随温度显著变化的半导体热 是指电阻值随温度显著变化的半导体热 电阻值随温度显著变化的 敏电阻陶瓷。 敏电阻陶瓷。 热敏电阻 热敏电阻的主要特点是: 热敏电阻的主要特点是: ?灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10, 灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10, 10 100倍以上 倍以上; 工作温度范围宽，常温器件适用于100倍以上;?工作温度范围宽，常温器件适用于55?,315?，高温器件适用温度高于315?, 315?,低温 55?,315?，高温器件适用温度高于315?,低温 器件适用于-273?,55?; 体积小， 器件适用于-273?,55?;?体积小，能够测量其 他温度计无法测量的空隙、 他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的 温度; 使用方便，电阻值可在0.1 100kΩ间任 0.1, 温度;?使用方便，电阻值可在0.1,100kΩ间任 意选择; 易加工成复杂的形状，可大批量生产; 意选择;?易加工成复杂的形状，可大批量生产; 稳定性好、过载能力强。 ?稳定性好、过载能力强。 热敏电阻 由于半导体热敏电阻有独特的性能， 由于半导体热敏电阻有独特的性能，所 以在应用方面， 以在应用方面，它不仅可以作为测量元件 如测量温度、流量、液位等)， )，还可以作 (如测量温度、流量、液位等)，还可以作 为控制元件(如热敏开关、限流器) 为控制 元件(如热敏开关、限流器)和电路 补偿元件。热敏电阻广泛用于家用电器、 补偿元件。热敏电阻广泛用于家用电器、电 力工业、通讯、军事科学、宇航等各个领域， 力工业、通讯、军事科学、宇航等各个领域， 发展前景极其广阔。 发展前景极其广阔。 4.2.1 PTC热敏电阻材料 PTC热敏电阻材料 PTC是指在某一温度下电阻急剧增加、 PTC是指在某一温度下电阻急剧增加、 是指在某一温度下电阻急剧增加 具有正温度系数的热敏电阻现象或材料， 正温度系数的热敏电阻现象或材料 具有正温度系数的热敏电阻现象或材料， 可专门用作恒定温度传感器。 可专门用作恒定温度传感器。 该材料是以BaTiO 该材料是以BaTiO3或SrTiO3或PbTiO3为主要 成分的烧结体，其中掺入微量的Nb Ta、Bi、Sb、 Nb、 成分的烧结体，其中掺入微量的Nb、Ta、Bi、Sb、 La等氧化物进行原子价控制而使之半导化 等氧化物进行原子价控制而使之半导化， Y、La等氧化物进行原子价控制而使之半导化， 常将这种半导体化的BaTiO3等材料简称为半导 常将这种半导体化的BaTiO 陶瓷。 (体)陶瓷。 4.2.1 PTC热敏电阻材料 PTC热敏电阻材料 PTC热敏电阻于1950年出现，随后1954 PTC热敏电阻于1950年出现，随后1954 热敏电阻于1950年出现 年出现了以钛酸钡为主要材料的PTC PTC热敏电 年出现了以钛酸钡为主要材料的PTC热敏电 PTC热敏电阻在工业上可用作温度的测 阻。 PTC热敏电阻在工业上可用作温度的测 量与控制， 量与控制，也用于汽车某部位的温度检测与 调节，还大量用于民用设备， 调节，还大量用于民用设备，如控制瞬间开 水器的水温、空调器与冷库的温度， 水器的水温、空调器与冷库的温度，利用本 身加热作气体和风速机等方面。 身加热作气体分析和风速机等方面。 4.2.2 NTC热敏电阻材料 NTC热敏电阻材料 NTC是指随温度上升电阻呈指数关系减小、 NTC是指随温度上升电阻呈指数关系减小、 是指随温度上升电阻呈指数关系减小 具有负温度系数的热敏电阻现象和材料。 负温度系数的热敏电阻现象和材料 具有负温度系数的热敏电阻现象和材料。 该材料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌 该材料是利用锰、 等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、 等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、 成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷， 成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷，可制成具 有负温度系数(NTC)的热敏电阻。 有负温度系数(NTC)的热敏电阻。现在还出现了 以碳化硅、硒化锡、 以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为代的非氧化物 NTC热敏电阻材料 热敏电阻材料。 系NTC热敏电阻材料。 NTC热敏电阻器的发展经历了漫长的阶段。 NTC热敏电阻器的发展经历了漫长的阶段。 热敏电阻器的发展经历了漫长的阶段 1834年，科学家首次发现了硫化银有负温度系 1834年 科学家首次发现了硫化银有负温度系 硫化银 数的特性。1930年 科学家发现氧化亚铜 氧化亚铜数的特性。1930年，科学家发现氧化亚铜-氧化 也具有负温度系数的性能， 铜也具有负温度系数的性能，并将之成功地运 用在航空仪器的温度补偿电路中。随后， 用在航空仪器的温度补偿电路中。随后，由于 晶体管技术的不断发展， 晶体管技术的不断发展，热敏电阻器的研究取 得重大进展。1960年研制出了NTC热敏电阻器 年研制出了NTC热敏电阻器。 得重大进展。1960年研制出了NTC热敏电阻器。 它的测量范围一般为-10,+300?，也可做到它的测量范围一般为-10,+300?，也可做到200,+10?，甚至可用于+300 +1200?环境中 +300, 200,+10?，甚至可用于+300,+1200?环境中 作测温用。 作测温用。 4.2.2 NTC热敏电阻材料 NTC热敏电阻材料 热敏电阻器温度计的精度可以达到 0.1?，感温时间可少至10s以下。 10s以下 0.1?，感温时间可少至10s以下。它不仅 适用于粮仓测温仪， 适用于粮仓测温仪，同时也可应用于食品 储存、医药卫生、科学种田、海洋、深井、 储存、医药卫生、科学种田、海洋、深井、 高空、冰川等方面的温度测量。 高空、冰川等方面的温度测量。 (1) 低温NTC热敏电阻材料 低温NTC热敏电阻材料 NTC 低温(<300K) NTC热敏电阻材料主要是由 热敏电阻材料主要是由MnO 低温(<300K) NTC热敏电阻材料主要是由MnO CoO、 NiO、 CuO等两种或两种以上的氧化物 CoO、 NiO、Fe2O3和CuO等两种或两种以上的氧化物 构成的一些AB2O4尖晶石型氧化物半导体陶瓷。被广 氧化物半导体陶瓷。 构成的一些AB 尖晶石型氧化物半导体陶瓷 泛用于低温测温和控温。 泛用于低温测温和控温。 (2) 常温NTC热敏电阻材料 常温NTC热敏电阻材料 NTC 常温(300,570K)NTC热敏电阻材料为 热敏电阻材料为AB 常温(300,570K)NTC热敏电阻材料为AB2O4 尖晶石型的含Mn氧化物。 尖晶石型的含Mn氧化物。这类材料被广泛用于各 Mn氧化物 种取暖设备、家用电器制品和工业用温度检测设 种取暖设备、 备。 高温(570 (570, NTC热敏电阻材料 (3) 高温(570,1773K) NTC热敏电阻材料 萤石型是以 是以ZrO 为基的固熔体陶瓷， AO2萤石型是以ZrO2为基的固熔体陶瓷，根据不同需 常添加CaO CaO、 要，常添加CaO、Y2O3、CeO2、Nd2O3或ThO2等氧化物改变材 料的性能。 料的性能。 尖晶石型是一些 是一些Mg 固熔体陶瓷。 AB2O4尖晶石型是一些Mg (CrFeAl)2O4固熔体陶瓷。 钙钛矿型是在 是在TiO 中加入Cr ABO3钙钛矿型是在TiO2中加入Cr2O3获得负温度系数的 一类材料。 一类材料。 刚玉型是一些 是一些Al 系陶瓷， Al2O3刚玉型是一些Al2O3-Cr2O3系陶瓷，材料中添加 适量的MnO可加大特性曲线的斜率并防止阻值变化。 MnO可加大特性曲线的斜率并防止阻值变化 适量的MnO可加大特性曲线的斜率并防止阻值变化。 临界温度(CTR) (CTR)热敏电阻材料 (4) 临界温度(CTR)热敏电阻材料 临界温度热敏电阻CTR具有负电阻突变特 临界温度热敏电阻CTR具有负电阻突变特 CTR具有 在某一温度下， 性，在某一温度下，电阻值随温度的增加急剧 减小，具有很大的负温度系数 构成材料是钒 很大的负温度系数。 减小，具有很大的负温度系数。构成材料是钒、 等元素氧化物的混合烧结体， 钡、锶、磷等元素氧化物的混合烧结体，是半 玻璃状的半导体，也称CTR为玻璃态热敏电阻。 CTR为玻璃态热敏电阻 玻璃状的半导体，也称CTR为玻璃态热敏电阻。 骤变温度随添加锗、 钼等的氧化物而变。 骤变温度随添加锗、钨、钼等的氧化物而变。 临界温度(CTR) (CTR)热敏电阻材料 (4) 临界温度(CTR)热敏电阻材料 CTR热敏电阻材料是指会在一定的温度 CTR热敏电阻材料是指会在一定的温度 发生半导体发生半导体-金属间相变从而呈现负电阻突 变特性的一类材料。主要是一些以VO2为基的 变特性的一类材料。主要是一些以VO 半导体材料。 半导体材料。 VO2微晶陶瓷被广泛用于火灾报警和温 度的报警、控制和测量等场合。 度的报警、控制和测量等场合。 4.3 光学传感材料 光学传感材料主要是指在光的辐照下会因各 种效应产生光生载流子、用于制作光敏电阻、 种效应产生光生载流子、用于制作光敏电阻、光 敏二极管、光敏三极管、 敏二极管、光敏三极管、光电耦合器和光电探测 器的一些半导体材料。 器的一些半导体材料。 (1)光敏电阻材料 (1)光敏电阻材料 光敏电阻材料主要是指在光的辐照 下会产生光电导效应的一些半导体材料，如锗、 下会产生光电导效应的一些半导体材料，如锗、硅和 族中的一些半导体化合物等。 ?,?、?,?族中的一些半导体化合物等。其中最 常用的是CdS CdSe和PbS 等半导体化合物等 CdS、 等半导体化合物等。 常用的是CdS、CdSe和PbS等半导体化合物等。 光敏电阻 4.3 光学传感材料 半导体材抖受光照射时， 半导体材抖受光照射时，由于吸收 光能量而形成非平衡载流子， 光能量而形成非平衡载流子，导致材料 电导率增大，这种现象称为光电导效应。 电导率增大，这种现象称为光电导效应。 利用这种效应做成的光探测器称为光电 导探测器，亦叫光敏电阻 光敏电阻。 导探测器，亦叫光敏电阻。 4.3 光学传感材料 与其它器件一样， 与其它器件一样，探测器也有一套根据实际应用的需要而制 定的特性参数。用这些参数可以评价一个探测器的优劣， 定的特性参数。用这些参数可以评价一个探测器的优劣，图6-1为 探测器功能示意图，输入的是辐射能，输出的是电压。 探测器功能示意图，输入的是辐射能，输出的是电压。 图4-1 探测器的功能图 图4-2 探测器光谱响应曲线 4.3 光学传感材料 1. 响应率 响应率是到达探测器上的单位辐射功率所产生的电 即输出电压与输入辐射能量之比，表达式是: 压，即输出电压与输入辐射能量之比，表达式是: ,,,,,φ ,,,,,φ ,,:输出电压 输出电压( 输入的辐射能量( ,,:输出电压(伏)，φ:输入的辐射能量(瓦)。 4.3 光学传感材料 2. 响应波长范围 探测器的响应率与入射辐射的波长有一定关系， 探测器的响应率与入射辐射的波长有一定关系， 是探测器的光谱响应曲线。一般情况下， 图4-2是探测器的光谱响应曲线。一般情况下，响应 曲线有一最大响应峰，对应波长为λp，从λp向两边 曲线有一最大响应峰，对应波长为λp， λp向两边 λp 响应率都有所下降， 响应率都有所下降，我们把下降到峰值的一半所在的 波长λc1 λc2叫做截止波长 λc1、 叫做截止波长， 波长λc1、λc2叫做截止波长，探测器的使用范围波 只能在λc1 λc2之间 λc1和 之间。 长，只能在λc1和λc2之间。 4.3 光学传感材料 (2) 光敏二极管和光敏三极管用光敏材料 用于光敏二极管的光敏材料主要是Si和CdS等 用于光敏二极管的光敏材料主要是Si和CdS等。 Si (3) 半导体光电探测器材料 半导体光电探测器按照工作机理的不同， 半导体光电探测器按照工作机理的不同，主 光电导型和 两大类。 要可分为光电导型 光伏型两大类 要可分为光电导型和光伏型两大类。 光敏二极管 光敏三极管 4.3 光学传感材料 当入射光子能量大于半导体材料的禁带宽度时， 当入射光子能量大于半导体材料的禁带宽度时，会将 价带中的电子激发到导带而在价带中产生空穴， 价带中的电子激发到导带而在价带中产生空穴，由这种带 间吸收形成的载流子产生的电导称为本征光电导 本征光电导。 间吸收形成的载流子产生的电导称为本征光电导。 暗电导率 电子浓度 空穴浓度 电子迁移率 空穴迁移率 光照后电导率 光电导 加电压后，短路电流密度， 加电压后，短路电流密度， J,ΔσE， ΔσE， V,EL 通过探测器的电流 在本征吸收中Δn,Δp， 在本征吸收中Δn,Δp，则上式简化为 Δn 当入射光子能量小于材料的禁带宽度时， 当入射光子能量小于材料的禁带宽度时，束缚在杂质 能级上的电子和空穴也可能被激发到导带或价带中形成自 由载流子产生电导，这种电导称为非本征光电导 非本征光电导。 由载流子产生电导，这种电导称为非本征光电导。 非本征光导探测器工作原理与本征光导探测器类似， 非本征光导探测器工作原理与本征光导探测器类似， 只是非本征(杂质)激发的光导探测器。 只是非本征(杂质)激发的光导探测器。 光生载流子浓度 型中，Δn>>Δp， 在n型中，Δn>>Δp， 型中， 在p型中，Δp>>Δn ， 因此它们的光电导分别为 4.3 光学传感材料 光伏型光电探测器是利用半导体pn结在光的作 光伏型光电探测器是利用半导体pn结在光的作 pn 用下产生光电压或者光电流进行光探测的器件。 用下产生光电压或者光电流进行光探测的器件。 PN结受到光照时 结受到光照时， 当PN结受到光照时，半导体对光子的本征吸收和 非本征吸收都将产生光生载流子，光生电子—空穴对 非本征吸收都将产生光生载流子，光生电子 空穴对 被内建电场分开，形成光生电动势， 被内建电场分开，形成光生电动势，称为光生伏特效 应。 4.3 光学传感材料 宽禁带紫外光电探测器材料主要有?族的SiC 宽禁带紫外光电探测器材料主要有?族的SiC 主要有 和金刚石， 族的氮化物GaN AlN、 InN及其 GaN、 和金刚石，?-V族的氮化物GaN、AlN、 InN及其 合金以及? ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、 合金以及?-?族化合物 ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、 CdO、CdS、CdSe、CdTe、MnO、MnS、MnSe、 CdO、CdS、CdSe、CdTe、MnO、MnS、MnSe、MnTe 及其合金。 及其合金。 4.3 光学传感材料 短波红外(1, 光电探测器材料分为两类 分为两类， 短波红外(1,3 m)光电探测器材料分为两类，一类 (1 用于光通信波段(1.3 (1.3, m)， 用于光通信波段(1.3,1.65 m)，另一类用于环保测量和 医疗等适用的2 波段。 医疗等适用的2,3 m波段。 用于1.3,1.65μm波段的光电探测器材料主要是? 用于1.3,1.65 m波段的光电探测器材料主要是?族 1.3 族材料如Ge InGaAs、InAs等 Ge、 或?-V族材料如Ge、InGaAs、InAs等。 Sb的 用于2 用于2,3μm波段的光电探测器材料主要是含Sb的?-V m波段的光电探测器材料主要是含Sb 族化合物半导体如InAsPSb InGaAsSb和AlGaAsSb等 InAsPSb、 族化合物半导体如InAsPSb、InGaAsSb和AlGaAsSb等。 4.3 光学传感材料 中波红外(3, m)和长波红外(8, 和长波红外(8 m)波段 中波红外(3,5 m)和长波红外(8,14 m)波段 (3 是大气吸收较小的两个重要波段，用于这两个波段 是大气吸收较小的两个重要波段， 的光电探测器材料主要有InSb HgCdTe窄禁带半导 InSb和 的光电探测器材料主要有InSb和HgCdTe窄禁带半导 体材料。 体材料。 用于中波红外波段(3, m)的量子阱材料 的量子阱材料、 用于中波红外波段(3,5 m)的量子阱材料、 (3 量子势垒材料和衬底材料分别是InGaAs InGaAs、 量子势垒材料和衬底材料分别是InGaAs、InAlAs InP;用于长波红外(8 (8, m)波段的分别是 和InP;用于长波红外(8,14 m)波段的分别是 GaAs、GaAlAs和GaAs。 GaAs、GaAlAs和GaAs。 4.4 磁敏传感材料 材料的电阻率随外加磁场变化而变化的现 象称为磁阻效应。 象称为磁阻效应。 磁阻效 应 磁敏传感材料主要是指具有磁阻效应的一 磁敏传感材料主要是指具有磁阻效应的一 磁阻效应 类磁敏电阻材料，分为半导体磁敏电阻材料和 半导体磁敏电阻材料 类磁敏电阻材料，分为半导体磁敏电阻材料和 强磁性薄膜磁敏电阻材料两种。 强磁性薄膜磁敏电阻材料两种。 两种 磁敏电阻 4.4 磁敏传感材料 半导体磁敏电阻材料主要是InSb、InAs晶体或薄膜 半导体磁敏电阻材料主要是InSb、InAs晶体或薄膜 主要是InSb 以及InSb-NiSb共晶体和InSb-In共晶薄膜等。 以及InSb-NiSb共晶体和InSb-In共晶薄膜等。 InSb 共晶体和InSb 共晶薄膜等 强磁性薄膜磁敏电阻材料是指具有磁各向异性效应的 强磁性薄膜磁敏电阻材料是指具有磁各向异性效应的 是指具有磁各向异性效应 磁敏材料。主要是Ni-Co合金薄膜和Ni-Fe合金薄膜。 磁敏材料。主要是Ni Co合金薄膜 Ni-Fe合金薄膜 Ni- 合金薄膜和 合金薄膜。 4.5 气敏材料 气敏材料是对气体敏感、电阻 气敏材料是对气体敏感、 值会随外界气体种类和浓度而变化 的一类材料。 的一类材料。 气敏传感器 4.5 气敏材料 在现代社会的生产和生活中， 在现代社会的生产和生活中，人们往往会 接触到各种各样的气体， 接触到各种各样的气体，需要对它们进行检测 和控制。 和控制。比如化工生产中气体成分的检测与控 煤矿瓦斯浓度的检测与报警; 制;煤矿瓦斯浓度的检测与报警;环境污染情 况的监测;煤气泄漏:火灾报警; 况的监测;煤气泄漏:火灾报警;燃烧情况的 检测与控制等等。 检测与控制等等。 气敏电阻传感器就是一种将检测到的气体 的成分和浓度转换为电信号的传感器。 的成分和浓度转换为电信号的传感器。 电信号的传感器 4.5 气敏材料 气敏电阻是一种半导体敏感器件， 气敏电阻是一种半导体敏感器件，它是利 气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变 而使半导体本身的电导率 用气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变 化这一机理来进行检测的。 化这一机理来进行检测的。 常用的气敏材料有SnO ZnO、 常用的气敏材料有SnO2、ZnO、Fe2O3、ZrO2、 型或P型金属氧化物半导体。 TiO2和WO3等n型或P型金属氧化物半导体。 4.5.1 SnO2基气敏材料 是最常用的气敏材料。 SnO2是最常用的气敏材料。SnO2晶体的禁带宽度约为 3.6eV，晶体中存在氧空位，主要载流子为电子。 3.6eV，晶体中存在氧空位，主要载流子为电子。SnO2是n 型半导体，在干净空气中表面常发生氧吸附。 型半导体，在干净空气中表面常发生氧吸附。 气敏材料的灵敏度是指在工作温度下， 灵敏度是指在工作温度下 气敏材料的灵敏度是指在工作温度下，气敏材料在空 气中的电阻值Ra与在一定浓度的待测气体中的电阻值Rg之 气中的电阻值Ra与在一定浓度的待测气体中的电阻值Rg之 Ra与在一定浓度的待测气体中的电阻值Rg 比Ra,Rg。 Ra,Rg。 通过掺入某些活性元素材料如Pt、Pd、In、Ga等，也 通过掺入某些活性元素材料如Pt、Pd、In、Ga等 Pt 可提高SnO 的灵敏度。另外，通过掺入某些氧化物， 可提高SnO2的灵敏度。另外，通过掺入某些氧化物，还可 在提高SnO 对某些特定气体的灵敏度的同时， 在提高SnO2对某些特定气体的灵敏度的同时，抑制其对其 他一些气体的灵敏度。 他一些气体的灵敏度。 4.5.2 其他无机气敏材料 ZnO也是n型半导体。ZnO基气敏材料的最突出优 ZnO也是n型半导体。ZnO基气敏材料的最突出优 也是 点是气体选择性强。 ZnO的灵敏度和气体选择性并 点是气体选择性强。纯ZnO的灵敏度和气体选择性并 不高，但在ZnO中掺入Sb2O3、Cr2O3或Gd2O3后，若以 ZnO中掺入 不高，但在ZnO中掺入Sb Pt为催化剂，即可显著提高对烷类碳氢化合物 烷类碳氢化合物的灵 Pt为催化剂，即可显著提高对烷类碳氢化合物的灵 为催化剂 敏度;若以Pd为催化剂，则对H CO的灵敏度很高 的灵敏度很高。 敏度;若以Pd为催化剂，则对H2和CO的灵敏度很高。 Pd为催化剂 ZnO中掺入V 后则可提高对乙醇 乙醇、 ZnO中掺入V2O5或Ag2O后则可提高对乙醇、苯和丙酮 中掺入 的灵敏度。 的灵敏度。 4.5.2 其他无机气敏材料 气敏材料主要用于氧气的检测， ZrO2气敏材料主要用于氧气的检测，被广泛 用于检测汽车空,燃比(含四乙铅汽油除外)、 用于检测汽车空,燃比(含四乙铅汽油除外)、 金属熔体或烟道气中的氧含量等。 金属熔体或烟道气中的氧含量等。 的电阻值会随温度和氧浓度变化， TiO2的电阻值会随温度和氧浓度变化，主要 也用于氧的测定。 也用于氧的测定。 4.6 湿敏材料 湿敏材料是指电阻值随环境湿度的增加而显著增 大或降低的一些材料。 大或降低的一些材料。 陶瓷湿敏材料主要有MgCr 系和MnWO 陶瓷湿敏材料主要有MgCr2O4系、ZnCr2O4系和MnWO4、 NiWO4等。 高温烧结而成的MgCr 系多孔陶瓷材料。 高温烧结而成的MgCr2O4，TiO2系多孔陶瓷材料。 特点是气孔率高而一致、气孔直径小、 特点是气孔率高而一致、气孔直径小、晶粒小和比表 面积大。 面积大。 湿敏传感器 相对湿度传感器 4.6 湿敏材料 晶粒被连续的LiZnVO ZnOZnCr2O4晶粒被连续的LiZnVO4玻璃体包裹是 ZnO系多孔陶瓷的结构特点。 Cr2O3-LiZnVO4系多孔陶瓷的结构特点。这种结构有利 于Li+、V5+离子与表面吸附水作用并导致材料电导率 的变化。 的变化。 都是厚膜型湿敏电阻， MnWO4和NiWO4都是厚膜型湿敏电阻，感湿膜厚一 般为50μm。其特点是响应速度快。 般为50μm。其特点是响应速度快。 50μm + 5+ 4.7 压敏材料 压敏材料是指对电压变化敏感的一些非线性电阻 压敏材料是指对电压变化敏感的一些非线性电阻 非线性 材料。 材料。 压敏材料一般被制成压敏电阻使用。压敏电阻的 压敏材料一般被制成压敏电阻使用。 种类很多，主要有ZnO SiC、 ZnO、 种类很多，主要有ZnO、SiC、BaTiO3等。 ZnO压敏电阻一般都是用粉末冶金工艺将ZnO和 ZnO压敏电阻一般都是用粉末冶金工艺将ZnO和 压敏电阻一般都是用粉末冶金工艺将ZnO Bi2O3、Sb2O3、Co2O3、MnO2、Cr2O3等金属氧化物的混合 粉末料在高温烧结而成。 粉末料在高温烧结而成。 压力传感器 4.7 压敏材料 ZnO压敏材料的用途非常广泛， ZnO压敏材料的用途非常广泛，例如灭火 压敏材料的用途非常广泛 过电压保护用的ZnO避雷器、 ZnO避雷器 花、过电压保护用的ZnO避雷器、卫 星地面接 收站高压稳压用的ZnO压敏变阻器、 ZnO压敏变阻器 收站高压稳压用的ZnO压敏变阻器、电视机显 像管保护用的ZnO高频压敏变阻器、录音机消 像管保护用的ZnO高频压敏变阻器、 ZnO高频压敏变阻器 噪声用ZnO低压环形压敏变阻器等， ZnO低压环形压敏变阻器等 噪声用ZnO低压环形压敏变阻器等，都要用到 ZnO压敏材料 压敏材料。 ZnO压敏材料。 4.7 压敏材料 SiC压敏材料优点是热稳定性和耐高压性 SiC压敏材料优点是热稳定性和耐高压性 能好。 能好。 基压敏材料是在BaTiO BaTiO3基压敏材料是在BaTiO3中掺入微量 Ag2O、SiO2、Al2O3等金属氧化物后在惰 性气 氛中高温烧结而成。 氛中高温烧结而成。 本TXT由“文库宝”下载: