1、Functional Ceramics Materials of Rare Earth第三節(jié)第三節(jié) 稀土功能陶瓷材料稀土功能陶瓷材料Contents:一、稀土壓電陶瓷一、稀土壓電陶瓷二、稀土電光陶瓷二、稀土電光陶瓷 三、稀土半導(dǎo)體陶瓷三、稀土半導(dǎo)體陶瓷四、稀土介電陶瓷四、稀土介電陶瓷五、稀土超導(dǎo)陶瓷五、稀土超導(dǎo)陶瓷概述概述陶器陶器-瓷器（傳統(tǒng)陶瓷）瓷器（傳統(tǒng)陶瓷）(china)-精精細(xì)陶瓷細(xì)陶瓷(fine ceramic)納米陶瓷納米陶瓷(nano-ceramic)精細(xì)陶瓷：根據(jù)主要性能和應(yīng)用領(lǐng)域精細(xì)陶瓷：根據(jù)主要性能和應(yīng)用領(lǐng)域的不同，分為的不同，分為工程陶瓷工程陶瓷（高溫結(jié)構(gòu)陶（高溫結(jié)構(gòu)陶瓷

2、）和瓷）和功能陶瓷功能陶瓷。功能陶瓷因其功能多，應(yīng)用面廣，在功能陶瓷因其功能多，應(yīng)用面廣，在整個(gè)精細(xì)陶瓷領(lǐng)域中的市場占整個(gè)精細(xì)陶瓷領(lǐng)域中的市場占80。日本在精細(xì)陶瓷的開發(fā)應(yīng)用方面居世日本在精細(xì)陶瓷的開發(fā)應(yīng)用方面居世界領(lǐng)先水平。界領(lǐng)先水平。一、稀土壓電陶瓷一、稀土壓電陶瓷 Piezoelectric Ceramics壓電陶瓷是一種具有壓電性能的多晶壓電陶瓷是一種具有壓電性能的多晶體體,是信息功能陶瓷的重要組成部分。是信息功能陶瓷的重要組成部分。其具有機(jī)電耦合系數(shù)高、價(jià)格便宜、其具有機(jī)電耦合系數(shù)高、價(jià)格便宜、易于批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)易于批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn),已被廣泛應(yīng)用于已被廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域社會(huì)生

3、產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域,尤其是在尤其是在超聲領(lǐng)超聲領(lǐng)域及電子科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中域及電子科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中,壓電陶瓷材壓電陶瓷材料已逐漸處于絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)支配地位料已逐漸處于絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)支配地位,如如醫(yī)學(xué)及工業(yè)超聲檢測(cè)、水聲探測(cè)、壓醫(yī)學(xué)及工業(yè)超聲檢測(cè)、水聲探測(cè)、壓電換能器、超聲馬達(dá)、顯示器件、電電換能器、超聲馬達(dá)、顯示器件、電控多色濾波器等?？囟嗌珵V波器等。1.晶體的壓電性晶體的壓電性.壓電效應(yīng)：壓電效應(yīng)：一般說來，對(duì)晶體施加一般說來，對(duì)晶體施加壓力、張力或切向力，該晶體就會(huì)發(fā)壓力、張力或切向力，該晶體就會(huì)發(fā)生形變，而對(duì)某些晶體施加應(yīng)力時(shí)，生形變，而對(duì)某些晶體施加應(yīng)力時(shí)，還會(huì)在此晶體中出現(xiàn)，發(fā)射與所受應(yīng)還會(huì)在此晶體中出

4、現(xiàn)，發(fā)射與所受應(yīng)力成比例的介質(zhì)極化現(xiàn)象，在晶體兩力成比例的介質(zhì)極化現(xiàn)象，在晶體兩端出現(xiàn)數(shù)量相等的正負(fù)電荷，這種現(xiàn)端出現(xiàn)數(shù)量相等的正負(fù)電荷，這種現(xiàn)象稱為象稱為正壓電效應(yīng)；正壓電效應(yīng)；相反，當(dāng)在晶體上施加電壓引起極化相反，當(dāng)在晶體上施加電壓引起極化時(shí)，產(chǎn)生與電場強(qiáng)度成比例的形變或時(shí)，產(chǎn)生與電場強(qiáng)度成比例的形變或機(jī)械應(yīng)力，這種現(xiàn)象稱為機(jī)械應(yīng)力，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng).特性特性 characteristic：正壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷量與應(yīng)力成正壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷量與應(yīng)力成正比，逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生的形變與電正比，逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生的形變與電壓成正比。壓成正比。(晶體施加一交變電場時(shí)，由于逆壓電效應(yīng)，晶體施

5、加一交變電場時(shí)，由于逆壓電效應(yīng)，晶體就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)。晶體就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)。).機(jī)電耦合：機(jī)電耦合：在顯示壓電性的晶體物質(zhì)中，應(yīng)力與應(yīng)變?cè)陲@示壓電性的晶體物質(zhì)中，應(yīng)力與應(yīng)變這些彈性量（也稱機(jī)械量）與電場及電位這些彈性量（也稱機(jī)械量）與電場及電位移（或極化）這些介電量之間通過壓電效移（或極化）這些介電量之間通過壓電效應(yīng)相互發(fā)生作用，人們就把這種作用稱為應(yīng)相互發(fā)生作用，人們就把這種作用稱為機(jī)電耦合機(jī)電耦合。壓電材料的機(jī)械能和電能之間的耦合關(guān)系壓電材料的機(jī)械能和電能之間的耦合關(guān)系可表示為：可表示為：貯入的機(jī)械能總量電能通過正壓電效應(yīng)轉(zhuǎn)換的2k貯入的電能總量機(jī)械能通過逆壓電效應(yīng)轉(zhuǎn)換的2k.機(jī)械品質(zhì)因數(shù)

6、機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Qm：當(dāng)對(duì)壓電陶瓷輸入電訊號(hào)時(shí)，由于當(dāng)對(duì)壓電陶瓷輸入電訊號(hào)時(shí)，由于逆壓電效應(yīng)而產(chǎn)生機(jī)械諧振。壓電逆壓電效應(yīng)而產(chǎn)生機(jī)械諧振。壓電陶瓷諧振時(shí)，要克服內(nèi)摩擦而消耗陶瓷諧振時(shí)，要克服內(nèi)摩擦而消耗能量，造成機(jī)械能損失能量，造成機(jī)械能損失.定義：定義：壓電振子在諧振時(shí)貯存的機(jī)壓電振子在諧振時(shí)貯存的機(jī)械能與在一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)損耗的機(jī)械能與在一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)損耗的機(jī)械能之比稱為機(jī)械品質(zhì)因數(shù)械能之比稱為機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Qm。它反映壓電體振動(dòng)時(shí)的損耗程度，它反映壓電體振動(dòng)時(shí)的損耗程度，用公式表示為用公式表示為C0為元件的靜電容，為元件的靜電容，R1為元件諧振時(shí)的為元件諧振時(shí)的等效電阻，等效電阻，C1為諧振等效

7、電容，為諧振等效電容，f為元件為元件的諧振頻率的諧振頻率fr與反諧振頻率與反諧振頻率fa之差，之差，Qm是是無量綱的物理量。無量綱的物理量。fRCCQm110412.晶體的鐵電性晶體的鐵電性 陶瓷材料是通過粉粒之間的固相反應(yīng)和陶瓷材料是通過粉粒之間的固相反應(yīng)和燒結(jié)過程而獲得的微細(xì)晶粒不規(guī)則集合燒結(jié)過程而獲得的微細(xì)晶粒不規(guī)則集合而成的多晶體。而成的多晶體。 陶瓷體內(nèi)部晶粒取向是隨機(jī)的，整體而陶瓷體內(nèi)部晶粒取向是隨機(jī)的，整體而言，不會(huì)出現(xiàn)自極化現(xiàn)象。言，不會(huì)出現(xiàn)自極化現(xiàn)象。無壓電效應(yīng)無壓電效應(yīng) 在鐵電陶瓷上施加強(qiáng)直流電場進(jìn)行在鐵電陶瓷上施加強(qiáng)直流電場進(jìn)行極化時(shí)，晶粒內(nèi)的自極化方向?qū)⑷O化時(shí)，晶粒內(nèi)

8、的自極化方向?qū)⑷∠螂妶龇较?，向電場方向，壓電陶瓷就是?jīng)過人壓電陶瓷就是經(jīng)過人工極化處理的鐵電陶瓷。工極化處理的鐵電陶瓷。之所以之所以稱為鐵稱為鐵電體，電體，是因?yàn)槭且驗(yàn)樗c鐵它與鐵磁體的磁體的許多物許多物理性質(zhì)理性質(zhì)有一一有一一對(duì)應(yīng)之對(duì)應(yīng)之處處。3.稀土壓電陶瓷稀土壓電陶瓷 壓電陶瓷是典型的鈣鈦礦型晶體結(jié)壓電陶瓷是典型的鈣鈦礦型晶體結(jié)構(gòu)，通式為構(gòu)，通式為ABO3。是一種復(fù)合氧。是一種復(fù)合氧化物結(jié)構(gòu)化物結(jié)構(gòu):A的價(jià)態(tài)為的價(jià)態(tài)為A2+或或A+，B的的價(jià)態(tài)為價(jià)態(tài)為B4+或或B5+，也可以是，也可以是A3+B3+O3 CaTiO3、BaTiO3、PbTiO3、PbZrO3、PbTi1/2Zr1/2O3

9、等。等。稀土鈦酸鉛稀土鈦酸鉛(PT)壓電陶瓷壓電陶瓷鈦酸鉛（鈦酸鉛（PbTiO3）是一種典型的壓是一種典型的壓電陶瓷，也是具有鈣鈦礦型晶體結(jié)電陶瓷，也是具有鈣鈦礦型晶體結(jié)構(gòu)的鐵電體，構(gòu)的鐵電體，Tc490由于鈦酸鉛陶瓷介電常數(shù)小、晶體由于鈦酸鉛陶瓷介電常數(shù)小、晶體結(jié)構(gòu)的各向異性大、居里溫度高等結(jié)構(gòu)的各向異性大、居里溫度高等，它是一種很引人注目而且很有用，它是一種很引人注目而且很有用的材料，它廣泛用于制作高溫、高的材料，它廣泛用于制作高溫、高頻下使用的換能器，用頻下使用的換能器，用PbTiO3陶瓷陶瓷可以制作零溫度系數(shù)的聲表面波材可以制作零溫度系數(shù)的聲表面波材料。料。對(duì)對(duì)PbTiO3而言，在溫度

10、高于而言，在溫度高于490時(shí)時(shí)，上述晶胞具有立方對(duì)稱性，上述晶胞具有立方對(duì)稱性(c=a),晶晶胞內(nèi)的正負(fù)電荷重心重合，不能自發(fā)胞內(nèi)的正負(fù)電荷重心重合，不能自發(fā)極化；當(dāng)溫度降至極化；當(dāng)溫度降至490以下時(shí)，其以下時(shí)，其晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆綄?duì)稱性從而使晶晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆綄?duì)稱性從而使晶胞內(nèi)的正負(fù)電荷重心偏移，沿胞內(nèi)的正負(fù)電荷重心偏移，沿C軸方軸方向產(chǎn)生自發(fā)極化。向產(chǎn)生自發(fā)極化。ABO3型化合物的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化型化合物的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的溫度稱為居里溫度，在的溫度稱為居里溫度，在Tc以下，晶以下，晶胞參數(shù)胞參數(shù)c和和a隨溫度而變化，且隨溫度而變化，且c/a隨溫隨溫度的降低而增大。度的降低而增大。稀土

11、鋯鈦酸鉛壓電陶瓷稀土鋯鈦酸鉛壓電陶瓷 在鋯鈦酸鉛陶瓷中摻入稀土氧化在鋯鈦酸鉛陶瓷中摻入稀土氧化物，即可獲得性能更為優(yōu)異的稀土物，即可獲得性能更為優(yōu)異的稀土鋯鈦酸鉛壓電陶瓷。鋯鈦酸鉛壓電陶瓷。鋯鈦酸鉛（鋯鈦酸鉛（PZT）是鈦酸鉛）是鈦酸鉛(PbTiO3)和鋯酸鉛和鋯酸鉛(PbZrO3)的無限的無限固溶體。固溶體。 在鋯鈦酸鉛固溶體中，由于在鋯鈦酸鉛固溶體中，由于Ti4+的離子半徑與的離子半徑與Zr4+的離子半徑相近的離子半徑相近，且兩種離子的化學(xué)性能相似，且兩種離子的化學(xué)性能相似,因此因此PbTiO3和和PbZrO3能以任何比例形成能以任何比例形成連續(xù)固溶體。連續(xù)固溶體。Zr，Ti任意比任意比，

12、無壓電性，無壓電性晶胞結(jié)構(gòu)突變晶胞結(jié)構(gòu)突變?cè)跍?zhǔn)同型相界附近，機(jī)電耦合系數(shù)和介電系數(shù)最在準(zhǔn)同型相界附近，機(jī)電耦合系數(shù)和介電系數(shù)最大，機(jī)械品質(zhì)因數(shù)為最小值。大，機(jī)械品質(zhì)因數(shù)為最小值。為了改善為了改善PZT陶瓷的燒結(jié)性能并獲得陶瓷的燒結(jié)性能并獲得所需的電學(xué)性能和壓電性能，必須對(duì)所需的電學(xué)性能和壓電性能，必須對(duì)其進(jìn)行改性處理，其進(jìn)行改性處理，摻入摻入La，Ce，Sm的氧化物為添加物就是一種常用的改的氧化物為添加物就是一種常用的改性方法。性方法。摻入后實(shí)際上是取代二價(jià)摻入后實(shí)際上是取代二價(jià)Pb2+，使陶，使陶瓷的電物理特性發(fā)生了一系列變化，瓷的電物理特性發(fā)生了一系列變化，其電疇容易轉(zhuǎn)向，矯頑場強(qiáng)其電疇容

13、易轉(zhuǎn)向，矯頑場強(qiáng)Ec降低，降低，體積電阻率增加，壓電活性提高，介體積電阻率增加，壓電活性提高，介電常數(shù)和介電損耗均增大，機(jī)械品質(zhì)電常數(shù)和介電損耗均增大，機(jī)械品質(zhì)因數(shù)降低，是材料因數(shù)降低，是材料“變軟變軟”。壓電電壓壓電電壓壓壓電電應(yīng)應(yīng)變變常常數(shù)數(shù)機(jī)電耦機(jī)電耦合常數(shù)合常數(shù)0.01La2O3+Pb(Zr,Ti)O3Pb0.97La0.02鉛缺位鉛缺位0.01(Zr,Ti)O3+0.03PbO在在PZT中摻入中摻入RE2O3，實(shí)際上是三，實(shí)際上是三價(jià)價(jià)La3+、Sm3+、Nd3+等取代等取代Pb2+.由由于稀土取代的電價(jià)較高，且高溫時(shí)于稀土取代的電價(jià)較高，且高溫時(shí)鉛容易揮發(fā)，通常導(dǎo)致鉛缺位的形鉛容易

14、揮發(fā)，通常導(dǎo)致鉛缺位的形成。成。鋯鈦酸鉛鑭（鋯鈦酸鉛鑭（PLZT） 鐵電陶瓷，添鐵電陶瓷，添加稀土氧化物加稀土氧化物L(fēng)a2O3，使陶瓷材料具，使陶瓷材料具有很高的透明度，真正進(jìn)入功能光學(xué)有很高的透明度，真正進(jìn)入功能光學(xué)領(lǐng)域。可以說領(lǐng)域?？梢哉fPLZT陶瓷是電光陶瓷陶瓷是電光陶瓷中的典型材料。中的典型材料。1. PLZT陶瓷的組成及相圖陶瓷的組成及相圖因因PbTiO3和和PbZrO3這兩種化合物可這兩種化合物可無限互溶形成無限互溶形成PZT，而，而La2O3在在PZT中的溶解度很高，故在很寬的組成范中的溶解度很高，故在很寬的組成范圍內(nèi)配制各種不同化學(xué)組成的圍內(nèi)配制各種不同化學(xué)組成的PLZT陶瓷。

15、陶瓷。二、稀土電光陶瓷二、稀土電光陶瓷 Electro-optical Ceramics2.鑭在鑭在PLZT陶瓷中的作用陶瓷中的作用a.少量少量La的加入，可降低氧八面體單的加入，可降低氧八面體單位晶胞的各向異性性能，從而減少在位晶胞的各向異性性能，從而減少在晶界上的多次折射而引起的光散射。晶界上的多次折射而引起的光散射。b.La在在PLZT中的高溶解度，形成在中的高溶解度，形成在廣闊范圍內(nèi)互溶的均勻的組成。如采廣闊范圍內(nèi)互溶的均勻的組成。如采用適當(dāng)?shù)墓に?，提高粉料化學(xué)組分的用適當(dāng)?shù)墓に嚕岣叻哿匣瘜W(xué)組分的均勻性，可能很有效地減少第二相引均勻性，可能很有效地減少第二相引起的光散射。起的光散射。

16、c.導(dǎo)致導(dǎo)致PLZT陶瓷中形成相當(dāng)數(shù)量的晶陶瓷中形成相當(dāng)數(shù)量的晶格缺陷，有利于燒結(jié)中物質(zhì)遷移，使格缺陷，有利于燒結(jié)中物質(zhì)遷移，使陶瓷致密化，可達(dá)理論的陶瓷致密化，可達(dá)理論的99以上。以上。3.PLZT陶瓷的電性能陶瓷的電性能 PLZT的介電性和鐵電性表現(xiàn)為的介電性和鐵電性表現(xiàn)為:具具有較高的介電常數(shù)，因組成不同而有較高的介電常數(shù)，因組成不同而變化在變化在970-5000的范圍內(nèi)，介電損的范圍內(nèi)，介電損耗耗0.3-6%,高的耐穿擊強(qiáng)度；優(yōu)良的高的耐穿擊強(qiáng)度；優(yōu)良的熱釋電性能，因組成不同具有不同熱釋電性能，因組成不同具有不同的電滯回線。的電滯回線。4.PLZT陶瓷的光性能陶瓷的光性能PLZT陶瓷的

17、最突出的特點(diǎn)是它具有陶瓷的最突出的特點(diǎn)是它具有高的透明度。高的透明度。透明度與組成中的鑭的透明度與組成中的鑭的含量、含量、Zr/Ti比值以及工藝因素有密切比值以及工藝因素有密切的關(guān)系。的關(guān)系。對(duì)對(duì)Zr/Ti65/35的組成，鑭含量在的組成，鑭含量在816%(mol%)的陶瓷具有最大的的陶瓷具有最大的透明度。透明度。5.PLZT的電光性能的電光性能PLZT材料的電光性能與它們的鐵電材料的電光性能與它們的鐵電性能緊密相關(guān)，即通過施加電場引起性能緊密相關(guān)，即通過施加電場引起材料內(nèi)部極化強(qiáng)度的變化，并影響光材料內(nèi)部極化強(qiáng)度的變化，并影響光學(xué)性質(zhì)的變化，因此光學(xué)性質(zhì)的變化學(xué)性質(zhì)的變化，因此光學(xué)性質(zhì)的變化

18、也可以是電控的。也可以是電控的。某些各向同性的透明物質(zhì)在電場作用某些各向同性的透明物質(zhì)在電場作用下顯示出光學(xué)各向異性，物質(zhì)的折射下顯示出光學(xué)各向異性，物質(zhì)的折射率因外加電場而發(fā)生變化的現(xiàn)象為電率因外加電場而發(fā)生變化的現(xiàn)象為電光效應(yīng)光效應(yīng). 電光效應(yīng)的應(yīng)用都是以電控雙折射或電光效應(yīng)的應(yīng)用都是以電控雙折射或電控散射的形式來實(shí)現(xiàn)的。電控散射的形式來實(shí)現(xiàn)的。折射率與所加電場強(qiáng)度的一次方成折射率與所加電場強(qiáng)度的一次方成正比改變的為線性電光效應(yīng)，折射正比改變的為線性電光效應(yīng)，折射率與所加電場強(qiáng)度的二次方成正比率與所加電場強(qiáng)度的二次方成正比改變的為二次電光效應(yīng)。改變的為二次電光效應(yīng)。 用簡單工藝制得的某些陶

19、瓷，具有用簡單工藝制得的某些陶瓷，具有優(yōu)良的半導(dǎo)體性質(zhì)，并因其優(yōu)異的優(yōu)良的半導(dǎo)體性質(zhì)，并因其優(yōu)異的性能和低廉的價(jià)格，已稱為功能材性能和低廉的價(jià)格，已稱為功能材料材料中一個(gè)重要的、富有生命力料材料中一個(gè)重要的、富有生命力的分支。的分支。因通常將其用于制作傳感器中的敏因通常將其用于制作傳感器中的敏感元件，往往又稱為敏感陶瓷或傳感元件，往往又稱為敏感陶瓷或傳感器陶瓷。感器陶瓷。三、稀土半導(dǎo)體陶瓷三、稀土半導(dǎo)體陶瓷Rare Earth Semiconductive Ceramics按半導(dǎo)體陶瓷的功能進(jìn)行分類按半導(dǎo)體陶瓷的功能進(jìn)行分類:熱熱 敏敏 陶陶 瓷瓷壓壓 敏敏 陶陶 瓷瓷氣氣 敏敏 陶陶 瓷瓷濕

20、濕 敏敏 陶陶 瓷瓷光光 敏敏 陶陶 瓷瓷電電 容容 陶陶 瓷瓷1.熱敏陶瓷熱敏陶瓷定義：熱敏陶瓷是一類電阻率隨溫度定義：熱敏陶瓷是一類電阻率隨溫度發(fā)生明顯變化的陶瓷。按材料的電阻發(fā)生明顯變化的陶瓷。按材料的電阻-溫度特性，一般又可分三大類：溫度特性，一般又可分三大類：正溫度系數(shù)正溫度系數(shù)(Positive Temperature Coefficent, short for PTC)熱敏陶瓷熱敏陶瓷負(fù)溫度系數(shù)負(fù)溫度系數(shù)(Negative Temperature Coefficent, short for NTC)熱敏陶瓷熱敏陶瓷臨界溫度熱敏電阻臨界溫度熱敏電阻(Critical Tempera

21、ture Resistor, short for CTR),其特點(diǎn)是電阻在某特定溫度范圍內(nèi)急其特點(diǎn)是電阻在某特定溫度范圍內(nèi)急劇變化。劇變化。 研究最多應(yīng)用最廣的是研究最多應(yīng)用最廣的是BaTiO3系系PTC熱敏陶瓷。熱敏陶瓷。 PTC現(xiàn)象：現(xiàn)象：指材料電阻率隨自身溫指材料電阻率隨自身溫度升高而增大的一種溫度敏感特性。度升高而增大的一種溫度敏感特性。 向向BaTiO3中摻入微量的中摻入微量的La、Sm、Gd、Dy、Ho等，使成為電介質(zhì)，等，使成為電介質(zhì)，電阻達(dá)到電阻達(dá)到108cm的的BaTiO3變成電阻變成電阻為為10102 cm。若溫度超過。若溫度超過Tc溫度溫度，則電阻率在幾十度的溫區(qū)內(nèi)增大，

22、則電阻率在幾十度的溫區(qū)內(nèi)增大37個(gè)數(shù)量級(jí)，即呈現(xiàn)個(gè)數(shù)量級(jí)，即呈現(xiàn)PTC效應(yīng)。效應(yīng)。用簡單工藝制得的某些陶瓷，具有用簡單工藝制得的某些陶瓷，具有優(yōu)良的半導(dǎo)體性質(zhì)，并因其優(yōu)異的優(yōu)良的半導(dǎo)體性質(zhì)，并因其優(yōu)異的性能和低廉的價(jià)格，已稱為功能材性能和低廉的價(jià)格，已稱為功能材料材料中一個(gè)重要的、富有生命力料材料中一個(gè)重要的、富有生命力的分支。的分支。因通常將其用于制作傳感器中的敏因通常將其用于制作傳感器中的敏感元件，往往又稱為敏感陶瓷或傳感元件，往往又稱為敏感陶瓷或傳感器陶瓷。感器陶瓷。三、稀土半導(dǎo)體陶瓷三、稀土半導(dǎo)體陶瓷Rare Earth Semiconductive Ceramics按半導(dǎo)體陶瓷的功能

23、進(jìn)行分類按半導(dǎo)體陶瓷的功能進(jìn)行分類:熱熱 敏敏 陶陶 瓷瓷壓壓 敏敏 陶陶 瓷瓷氣氣 敏敏 陶陶 瓷瓷濕濕 敏敏 陶陶 瓷瓷光光 敏敏 陶陶 瓷瓷電電 容容 陶陶 瓷瓷1.熱敏陶瓷熱敏陶瓷定義：熱敏陶瓷是一類電阻率隨溫度定義：熱敏陶瓷是一類電阻率隨溫度發(fā)生明顯變化的陶瓷。按材料的電阻發(fā)生明顯變化的陶瓷。按材料的電阻-溫度特性，一般又可分三大類：溫度特性，一般又可分三大類：正溫度系數(shù)正溫度系數(shù)(Positive Temperature Coefficent, short for PTC)熱敏陶瓷熱敏陶瓷負(fù)溫度系數(shù)負(fù)溫度系數(shù)(Negative Temperature Coefficent, sho

24、rt for NTC)熱敏陶瓷熱敏陶瓷臨界溫度熱敏電阻臨界溫度熱敏電阻(Critical Temperature Resistor, short for CTR),其特點(diǎn)是電阻在某特定溫度范圍內(nèi)急其特點(diǎn)是電阻在某特定溫度范圍內(nèi)急劇變化。劇變化。 研究最多應(yīng)用最廣的是研究最多應(yīng)用最廣的是BaTiO3系系PTC熱敏陶瓷。熱敏陶瓷。 PTC現(xiàn)象：現(xiàn)象：指材料電阻率隨自身溫度指材料電阻率隨自身溫度升高而增大的一種溫度敏感特性。升高而增大的一種溫度敏感特性。 向向BaTiO3中摻入微量的中摻入微量的La、Sm、Gd、Dy、Ho等，使成為電介質(zhì)，等，使成為電介質(zhì)，電阻達(dá)到電阻達(dá)到108cm的的BaTiO3變成電阻變成電阻為為10102 cm。若溫度超過。若溫度超過Tc溫度溫度，則電阻率在幾十度