功能陶瓷材料_敏感陶瓷

1、 14.2 敏感陶瓷v 敏感陶瓷是傳感器中關(guān)鍵材料之一，用于制作敏感元件。敏感陶瓷多屬半導(dǎo)體陶瓷敏感陶瓷多屬半導(dǎo)體陶瓷。v半導(dǎo)體陶瓷的電阻率約為104107cm。在半導(dǎo)體的能帶分布中，禁帶較窄，所以價帶中的部分電子易被激發(fā)越過禁帶，進(jìn)入導(dǎo)帶成為自由電子，產(chǎn)生導(dǎo)電性。v半導(dǎo)體陶瓷主要是由離子鍵構(gòu)成的金屬氧化物多晶體。離子鍵氧化物一般是絕緣體，不具有導(dǎo)電性-陶瓷材料可以通過摻雜摻雜（加入少量不同電價的金屬加入少量不同電價的金屬）或者使化學(xué)計量比偏離化學(xué)計量比偏離而造成晶格缺陷而造成晶格缺陷等方法獲得半導(dǎo)特性。 功能陶瓷 2v 半導(dǎo)體陶瓷的共同特點是：它們的導(dǎo)電性隨環(huán)境而變化它們的導(dǎo)電性隨環(huán)境而變化

2、。根據(jù)這些陶瓷的電阻率、電動勢等物理量對熱、濕、光、電熱、濕、光、電壓及某些氣體、某些離子的變化壓及某些氣體、某些離子的變化特別敏感的特性，可把這些材料分別稱為熱敏、壓敏、氣敏、濕敏、光敏及離子敏感陶熱敏、壓敏、氣敏、濕敏、光敏及離子敏感陶瓷等瓷等。 34.2.1 熱敏陶瓷 熱敏陶瓷溫度傳感器是利用材料的電阻、磁性、介電性等性質(zhì)隨溫度而變化的現(xiàn)象制作的器件，可用于制作溫度的測定、線路溫度補(bǔ)償及穩(wěn)頻等元件，具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、制造工藝簡單及價格便宜等待點。 4v熱敏陶瓷的分類熱敏陶瓷的分類按照熱敏陶瓷的阻溫特性，可把熱敏陶瓷分為： 負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏陶瓷，陶瓷的電阻隨溫度的升高而降低；

3、 正溫度系數(shù)(PTC)熱敏陶瓷，電阻隨溫度的升高而增加； 臨界溫度熱敏陶瓷C.T.R，電阻在特定的溫度范圍內(nèi)急劇變化； 線性阻溫特性熱敏陶瓷。 5 PTC熱敏電阻陶瓷 PTC熱敏電阻陶瓷主要是摻雜（稀土元素）的BaTiO3系陶瓷，其電阻率下降至10-2- 102 cm。與此同時，若溫度超過材料的居里溫度的居里溫度，則電阻率在幾十度的溫區(qū)內(nèi)增大3-7個數(shù)量級，呈現(xiàn)PTCR或PTC效應(yīng)（positive temperature coefficient of resistance）PTC陶瓷的電阻率與溫度的關(guān)系 6 BaTiO3的半導(dǎo)體化可有二種途徑：強(qiáng)制還原法強(qiáng)制還原法和施主摻雜法施主摻雜法。 B

4、aTiO3陶瓷是否具有PTC效應(yīng)，完全由其晶粒和晶界的電性能決定。只有晶粒充分半導(dǎo)體化，晶界具有適當(dāng)絕緣性晶粒充分半導(dǎo)體化，晶界具有適當(dāng)絕緣性的BaTiO3陶瓷才有顯著的PTC效應(yīng)。F 強(qiáng)制還原法強(qiáng)制還原法-是在真空、惰性氣體或還原氣體中加熱，使BaTiO3失氧，其內(nèi)部產(chǎn)生氧缺位。這種方法不僅使晶粒半導(dǎo)體化而且晶界也被半導(dǎo)體化，因此不適用于制造PTC陶瓷。 F 施主摻雜施主摻雜-常用離子半徑與Ba2+相近的三價金屬離子，如La3+、Ce3+、Nb3+、Y3+、Sb3+、Bi3+等置換其中的Ba2+離子，或用離子半徑與Ti4+相近而電價比它高的金屬離子，如Nb5+、Ta5+、W6+等置換其中的T

5、i4+離子。其中五價離子摻雜對BaTiO3的電阻率影響較大。 7 主要用途主要用途：溫度控制與測量、等溫發(fā)熱體、過熱保護(hù)等。 此外，還可用于彩電消磁器、節(jié)能用電子整流器、程控電話保安器及冰箱電機(jī)的啟動器等。 NTC熱敏電阻陶瓷 NTC熱敏陶瓷的電阻率隨溫度的升高而降低，是具有負(fù)溫度-電阻系數(shù)的電阻陶瓷材料。 NTC熱敏陶瓷大多數(shù)是尖晶石結(jié)構(gòu)或其它結(jié)構(gòu)的氧化物陶瓷，多數(shù)含有一種或多種過渡金屬氧化物，主要成分是CoO，NiO，MnO，CuO，ZnO，MgO，ZrO2等。 NTC主要用于溫度測量和溫度補(bǔ)償?shù)?。?yōu)點是電阻值受氧的影響不大，在空氣中穩(wěn)定、靈敏度高、價格便宜。 8 典型典型NTC熱敏陶瓷熱

6、敏陶瓷p 常溫NTC熱敏陶瓷 主要是含錳的二元系和含錳的三元系氧化物陶瓷 。CoO-MnO-O2、CuO-MnO-O2和NiO-MnO-O2系陶瓷。主要導(dǎo)電相MnCo2O4 、CuMn2O4、NiMn2O4尖晶石結(jié)構(gòu) 。 p 高溫NTC熱敏陶瓷 普通的NTC熱敏陶瓷使用溫度最高在300左右，而高溫NTC陶瓷可使用在300以上。 高溫?zé)崦綦娮杼沾煽梢苑譃閮深惛邷責(zé)崦綦娮杼沾煽梢苑譃閮深悾?1）ZrO2-CaO，ZrO2-Y2O3系等螢石型陶瓷。 2）是以Al2O3、MgO為主要成分的尖晶石型陶瓷。 9前者為離子導(dǎo)電型陶瓷，后者為電子導(dǎo)電型陶瓷。除氧化物高溫陶瓷外，一些非氧化物陶瓷也可作為高溫?zé)崦?/p>

7、電阻。如-SiC就是一類較重要的熱敏電阻陶瓷。p 低溫NTC熱敏陶瓷 工作在-60以下的熱敏陶瓷稱為低溫?zé)崦籼沾?。F 這類陶瓷材料是以過渡金屬氧化物為主要成分，如Mn、Cu、Ni、Fe、Co等的過渡金屬氧化物，加入稀土元素，如La、Nd、Yb等的氧化物形成的尖晶石結(jié)構(gòu)陶瓷。F 這類陶瓷的主要優(yōu)點是穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度、抗磁場干擾、抗帶電粒子輻射等性能好。這類陶瓷材料主要有Mn-Ni-Fe-Cu、Mn-Cu-Co、Mn-Ni-Cu等。F 低溫NTC陶瓷發(fā)展很快，主要用于液氮、液氫等液化氣體的測溫 10 臨界溫度熱敏陶瓷 CTR CTR熱敏陶瓷主要指以VO2為基本成分的多晶半導(dǎo)體陶瓷。它在68附近電阻

8、值產(chǎn)生突變，具有很大的負(fù)溫度系數(shù)。為適應(yīng)各種用途，可通過加入添加劑來改變它的臨界溫度。 CTR 熱敏陶瓷中較有實用意義的是V系氧化物，V是易變價元素，如5價、4價等多種形態(tài)，因此V系有多種氧化物，如V2O5、VO2、V2O3、VO等。這些氧化物各有不同的臨界溫度。在V系氧化物中加入B、Bi、P、Mg、Ca、Sr、Ba、Pb、La、Ag等酸性或堿性氧化物可以改變臨界溫度。 CTR熱敏電阻陶瓷的重要應(yīng)用首先是利用其在特定溫度附近電阻劇變的待性，可用于控溫、電路過熱保護(hù)、報警等。 11 線性阻溫?zé)崦籼沾?目前研究的典型線性熱敏陶瓷主要是CdO-Sb2O3-WO3系列。這類陶瓷實際上是兩種鹽的機(jī)械混合

9、物，其中CdWO4是絕緣體相，Cd2Sb2O7是半導(dǎo)體相。這類陶瓷的在-40200溫度范圍內(nèi)阻溫特性呈線性關(guān)系。 124.2.2 壓敏陶瓷 壓敏陶瓷是指陶瓷的電阻值隨外加電壓變化而發(fā)生顯著非線性變化的一類半導(dǎo)體陶瓷，主要用于制作壓敏電阻。 壓敏陶瓷有SiC、ZnO、TiO2、BaTiO3、Fe2O3、SnO2、SrTiO3等。但主要的是ZnO、SiC兩大類。目前應(yīng)用最廣、性能最好的是ZnO壓敏陶瓷。 13v氧化鋅壓敏陶瓷氧化鋅壓敏陶瓷 ZnO壓敏陶瓷以ZnO為主要成分，并加入少量的Bi2O3、MnO2、Cr2O3、SiO2等添加劑起摻雜作用。它是由導(dǎo)電的ZnO晶粒及晶粒周圍的晶界相組成在。低電

10、場強(qiáng)度下，其電阻率為1010-1011，當(dāng)電場強(qiáng)度達(dá)到106-107時，其電阻驟然下降進(jìn)入低阻狀態(tài)，即壓敏電阻的阻值隨所加電壓而改變。 ZnO陶瓷電阻器的原理陶瓷電阻器的原理 典型ZnO壓敏電阻器的I-U特性曲線可分為三個區(qū)域：小電流區(qū)、中電流區(qū)和大電流區(qū)。 14ZnO基壓敏陶瓷的I-V特性曲線 15F 壓敏電阻器與被保護(hù)的電器設(shè)備或元器件并聯(lián)使用。當(dāng)電路出現(xiàn)雷電過電壓或瞬態(tài)操作過電壓Vs時，壓敏電阻器和被保護(hù)的設(shè)備及元器件同時承受Vs，由于壓敏電阻器響應(yīng)很快，它以納秒級時間迅速呈現(xiàn)優(yōu)良非線性導(dǎo)電特性，此時壓敏電阻器兩端電壓迅速下降，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Vs，這樣被保護(hù)的設(shè)備及元器件上實際承受的電壓就遠(yuǎn)低

11、于電壓Vs，從而使設(shè)備及元器件免遭過電壓的沖擊。F 晶界層的富Bi相是高電阻層，外加電壓幾乎都加在晶界層上。這種晶界阻擋層有一宏觀擊穿電壓，一般為23V/阻擋層。當(dāng)外加電壓達(dá)到擊穿電壓時，使界面中的電子穿透勢壘層，這就引起了電流急劇上升。 16 ZnO壓敏陶瓷主要起過壓保護(hù)過壓保護(hù)和穩(wěn)壓穩(wěn)壓作用。其應(yīng)用很廣，尤其是在過電壓保護(hù)方面。 ZnO避雷器可以用于雷電引起的過電壓和電路工作狀態(tài)突變造成電壓過高。當(dāng)瞬時過電壓超過變阻器的擊穿電壓時，變阻器的電流就按其IV特性曲線急劇上升，成為導(dǎo)通的分路，以保護(hù)負(fù)載不遭破壞。過電壓保護(hù)主要用于大型電源設(shè)備、大型電機(jī)、大電磁鐵等強(qiáng)電應(yīng)用中，也可用于一般電器設(shè)備

12、的過電壓保護(hù)。其優(yōu)點有限制電壓低；響應(yīng)速度快；對稱的伏安特性（即產(chǎn)品無極性）；電壓溫度系數(shù)低 174.2.3 氣敏陶瓷 1962年田口尚義發(fā)現(xiàn)用SnO3燒結(jié)體制備元件的電阻率對各種可燃性氣體非常敏感，它在不同氣體中的電阻率不同、在濃度不同的同一種氣體中的電阻率也不相同，具有這種特性的陶瓷稱為氣敏陶瓷(gas sensor)。氣敏陶瓷對某種氣體有敏感性，對其他氣體可能有或沒有敏感性。事實上，有應(yīng)用價值的氣敏陶瓷往往利用材料對某種氣體的單一敏感性，用作檢測和分析氣體的種類和濃度，特別用于易燃、易爆和有毒氣體的檢測。 18v氣敏機(jī)理氣敏機(jī)理 氣敏過程是元件表面對氣體的吸附和脫附吸附和脫附引起電阻率改

13、電阻率改變變的過程，這是一個受多種因素控制的物理化學(xué)過程。吸附過程可以分為物理吸附和化學(xué)吸附兩種： 物理吸附熱低，可以是多分子層的吸附，無選擇性 化學(xué)吸附為單分子層吸附，有選擇性，吸附氣體與材料表面形成化學(xué)鍵，有電子交換。 這兩種吸附是同時發(fā)生的，但對氣敏效應(yīng)有貢獻(xiàn)的主要為化學(xué)吸附。 19 根據(jù)元件的功函數(shù)與被吸附氣體功函數(shù)的大小，可將吸附氣體分為兩類： 如果被吸附氣體的電子親合力大于氣敏元件表面的功函數(shù)，被吸附氣體的分子會從元件表面奪取電子而以負(fù)離子的形式吸附。具有負(fù)離子吸附的氣體稱為氧化性（或電子受容性）氣體氧化性（或電子受容性）氣體，如O2、NO2等； 如果元件的功函數(shù)大于被吸附氣體的離

14、子化能量，元件表面奪去被吸附氣體的電了從而以正離子形式吸附于元件表面。具有正離子吸附性質(zhì)的氣體稱為還原性（或電子供出性）氣體還原性（或電子供出性）氣體，如H2、CO、乙醇等。 20 氣敏元件吸附氧化性氣體或還原性氣體將使電阻率變化。 當(dāng)氧化性氣體吸附于n型半導(dǎo)體或者還原性氣體吸附于p型半導(dǎo)體時都會引起元件中載流子濃度的降低，電阻率升高；反之，如果還原性氣體吸附于n型半導(dǎo)體或者氧化性氣體吸附了p型半導(dǎo)體都會引起元件載流子濃度的增加，電阻率降低。n型氣敏元件工作時的電阻率變化 21v氣敏陶瓷的一般特性氣敏陶瓷的一般特性 在溫度不太高時，氣敏陶瓷對氣氛的反應(yīng)主要發(fā)生在材料的表面層，因此氣敏陶瓷常做成

15、薄膜型。氣敏陶瓷主要為一些半導(dǎo)體氧化物，如：ZnO、SO2、 -Fe2O3、ZrO2等以及它們的復(fù)合化合物。氣敏元件要求具有以下特性： 物理和化學(xué)穩(wěn)定性好物理和化學(xué)穩(wěn)定性好，耐腐蝕，能長期暴露在氧化或還原氣氛中。 具有好的氣體選擇性具有好的氣體選擇性。應(yīng)用時最好有單一選擇性，特別在可能有不同氣體組成的氣氛下使用時，能夠只檢出單一的氣體，氣體的選擇性可能與氣敏元件的化學(xué)組成、晶體結(jié)構(gòu)和微結(jié)構(gòu)有關(guān)。 22 氣體響應(yīng)氣體響應(yīng)靈敏度靈敏度高，響應(yīng)速度快高，響應(yīng)速度快。在待測氣體濃度變化較小時，元件電阻值有明顯的變化，而且這種變化關(guān)系最好是指數(shù)型的，并根據(jù)需要能夠?qū)ξ⒘康臍怏w有響應(yīng)。由于氣體響應(yīng)靈敏度與

16、元件的比表面積比表面積大小密切相關(guān)，一般情況下，粉體越細(xì)，元件的比表而積越大，氣體響應(yīng)靈敏度也越高。氣敏元件的靈敏度也與溫度有關(guān)。ZnO、SnO2氣敏元件對0.1%丙烷的響應(yīng)曲線 23 氣體的響應(yīng)靈敏度響應(yīng)靈敏度反映了氣敏傳感器對被測氣體的敏感程度，氣敏材料接觸被測氣體時電阻變化量越大則其靈敏度就越高。假設(shè)氣敏材料在未接觸氣體時的電阻為R0，而接觸被測氣體時的電阻為R1，則該材料此時的靈敏度為：10/SRR 氣敏響應(yīng)速度氣敏響應(yīng)速度是指將元件移到待測氣氛中，其電阻值增加或減少的速度，一般用響應(yīng)時間來衡量氣敏響應(yīng)速度。在接觸氣氛后，氣敏元件的電阻值開始變化很快，之后趨于平緩和達(dá)到恒定，定義元件電

17、阻值達(dá)到恒定值90的時間為響應(yīng)時間。 24 氣敏元件的穩(wěn)定性和復(fù)原性好氣敏元件的穩(wěn)定性和復(fù)原性好。即在待測溫度和氣氛中，元件的電阻值具有穩(wěn)定的數(shù)值。離開待測氣氛后，被測氣體能夠在元件表面較快的解吸，元件電阻值能夠較快恢復(fù)到初始值。定義元件電阻值恢復(fù)到90的時間為復(fù)原時間復(fù)原時間。 抗老化性和抗中毒性好抗老化性和抗中毒性好?？估匣詾樵梢越?jīng)受不斷的氣體吸附和脫附過程而不發(fā)生明顯的性能變化。如果氣敏元件經(jīng)過若干次的氣體吸附和脫附后其性能即發(fā)生明顯變化，稱為元件老化老化。中毒中毒是氣敏元件在工作過程中發(fā)生結(jié)構(gòu)變化或化學(xué)反應(yīng)，使其失效。 25 氣敏元件的工作溫度合適氣敏元件的工作溫度合適。一般情況

18、下，元件在合適的溫度下加熱，可以加速元件表面氣體吸附和脫附的進(jìn)程，因此氣敏元件在工作時一般需要加溫至200400。對于不同的場合和需要，要求有合適的工作溫度，但溫度過高會減少氣體吸附量，反而降低了氣敏靈敏度。 多晶半導(dǎo)體氣敏元件的使用溫度通常比較高。這是因為多晶體中存在大量的品界，載流子通過晶界需要作較大的功以越過勢壘勢壘。 26v典型的氣敏陶瓷典型的氣敏陶瓷氣敏陶瓷可按以下方法來分類：F按其氣敏機(jī)理可以分為：半導(dǎo)體式半導(dǎo)體式和固體電解質(zhì)式固體電解質(zhì)式兩類，其中半導(dǎo)體式又分為表面效應(yīng)型表面效應(yīng)型和體效應(yīng)型體效應(yīng)型兩種；F按制備方法將氣敏陶瓷分為多孔燒結(jié)型、薄膜型和厚多孔燒結(jié)型、薄膜型和厚膜型膜

19、型；F也可直接用化合物類型分類。 27 表面催化型氣敏陶瓷 如前所述，當(dāng)n型半導(dǎo)體氣敏元件表面吸附了還原性氣體或者p型半導(dǎo)體氣敏元件表面吸附了氧化性氣體時，元件的載流子濃度增加，電阻率下降，這是因為在元件的表面發(fā)生了電子的轉(zhuǎn)移。反過來，當(dāng)n型半導(dǎo)體元件表面吸附了氧化性氣體或p型半導(dǎo)體氣敏元件表面吸附了還原性氣體后，表面接觸勢壘升高，電阻率增加。通過這種機(jī)制獲得氣敏性能的陶瓷為表面催化性氣敏陶瓷。 ZnO、SnO2等氣敏元件為缺氧的缺氧的n型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體；鈣鐵礦結(jié)構(gòu)的LaNiO3氣敏元件為氧過剩的氧過剩的p型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體。當(dāng)LaNiO3氣敏元件表面接觸到還原性氣體時，過剩的氧被消耗，元件的電

20、阻率增加。該材料對表面的氧分壓變化靈敏，反應(yīng)迅速。 LaNiO3氣敏元件對乙醇特別敏感。 28 面相反應(yīng)型氣敏陶瓷 對于這類氣敏陶瓷當(dāng)吸附氣體具有氧化或還原性時，可以使元件表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 例如-Fe2O3具有含有正離子空位的尖晶石結(jié)構(gòu)，是一種n型半導(dǎo)體氧化物。Fe3O4具有反尖晶石結(jié)構(gòu)，離子配置為Fe3+(Fe2+Fe3+)O4 ，它能與 -Fe2O3 生成連續(xù)的固溶體。當(dāng) -Fe2O3 表面接觸到還原性氣體時，被部分還原為Fe3O4 ，吸附氣體的量越多，被還原的量也越多。因此， -Fe2O3的氣敏機(jī)理可以解釋為其中的三價鐵被還原為Fe3O4中二價鐵的過程，而二價鐵容易失去一個電子，再變成

21、三價鐵。這樣的連續(xù)演變連續(xù)演變和形成跳躍式電導(dǎo)的電子導(dǎo)電過程和形成跳躍式電導(dǎo)的電子導(dǎo)電過程，使其電阻率迅速降低，表現(xiàn)出氣敏特性。 -Fe2O3對異丁烷、丙烷等液化石油氣的靈敏度較高。 29-Fe2O3氣敏機(jī)理示意圖 30 離子傳導(dǎo)型氣敏陶瓷 這是一類固體電解質(zhì)陶瓷，典型的如ZrO2-x系列氧氣敏陶瓷，化合物中有大量的氧離子空位。 氧濃差電極工作原理氧濃差電極工作原理固體電解質(zhì)濃差電極工作示意圖 31 氧分壓高的一側(cè)（陰極）發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)：-2-2O +4e =2O 而氧分壓低的一側(cè)（陰極）則發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)：2-22O =O +4e 從而發(fā)生氧離子從陰極向陽極的流動，因而形成化學(xué)勢的差異，在

22、固體電解質(zhì)兩側(cè)產(chǎn)生了氧濃度電動勢21In4pRTFp 因此，在一側(cè)通已知氧分壓的氣體，就可測得另一側(cè)的氧分壓。 32 ZrO2系氧氣敏感陶瓷巳獲得許多方面的應(yīng)用，如用于汽車氧傳感器，以輸出信號來調(diào)節(jié)空燃比為某固定值，起到凈化排氣和節(jié)能的作用。此外還用于鋼液中含氧量的快速分析、工業(yè)廢水污濁程度的測量等。 ZrO2-x與ZnO、SnO2、 -Fe2O3等氣敏陶瓷不同的是，其載流子是離子而不是電子。 33典型氣敏陶瓷及其基本特性 344.2.4 濕敏陶瓷v濕敏陶瓷簡介濕敏陶瓷簡介 濕敏陶瓷(humidity sensor)是對濕度敏感的半導(dǎo)體陶瓷。當(dāng)半導(dǎo)體元件周圍的濕度發(fā)生變化時，半導(dǎo)體陶瓷的電阻值

23、隨濕度的改變也相應(yīng)地發(fā)生變化。因此，可以將濕度的變化轉(zhuǎn)換為濕敏陶瓷電阻率的變化，并用電信號輸出。 存在有兩類濕敏陶瓷，一類濕敏陶瓷的電阻率隨濕度的增加而下降，稱為負(fù)特性濕敏陶瓷，如ZnO-Li2O-V2O5、SiO2-Na2O-V2O5等；另一類濕敏陶瓷的電阻率隨濕度的增加而增加，稱為正特性濕敏陶瓷，如Fe3O4等。 35幾種負(fù)特性濕敏半導(dǎo)瓷Fe3O4半導(dǎo)瓷的正濕敏特性 36與氣敏陶瓷一樣，由于起敏感作用的僅為材料的表面層，因而燒結(jié)型塊狀濕敏陶瓷多為多孔型多孔型的，孔隙率在30%40%。除此以外，也使用薄膜或厚膜型濕敏元件。 用來衡量濕敏元件性能的主要指標(biāo)有如下幾個： 濕度量程濕度量程：在規(guī)定

24、的環(huán)境條件下，濕敏元件能夠正常地測量的測濕范圍稱為濕度量程。測濕量程越寬，濕敏元件的使用價值越高。 靈敏度（濕敏度）靈敏度（濕敏度）：濕敏元件的靈敏度可用元件的輸出量變化與輸入量變化之比來表示。對于濕敏電阻器來說，常以相對濕度變化1% RH時電阻值變化的百分率表示，其單位為%/%RH。 37 響應(yīng)時間響應(yīng)時間：響應(yīng)時間標(biāo)志濕敏元件在濕敏變化時反應(yīng)速率的快慢。其定義與其他敏感元件一樣，定義元件電阻值達(dá)到恒定值90的時間為響應(yīng)時間。 響應(yīng)時間與元件本身以及周圍的環(huán)境有關(guān)。一般，薄膜或表面型元件的響應(yīng)速度較體型元件的快，物理吸附機(jī)制比化學(xué)吸附機(jī)制的響應(yīng)速度快。同時，吸濕過程較脫濕過程所需的時間少。

25、分辨率分辨率：指濕敏元件測濕時的分辨能力。以相對濕度表示，其單位為(%RH)。 溫度系數(shù)溫度系數(shù)：表示溫度每變化l時濕敏元件的阻值變化相當(dāng)于多少%RH的變化，其單位為RH。 38v典型的濕敏半導(dǎo)體陶瓷典型的濕敏半導(dǎo)體陶瓷高溫?zé)Y(jié)型溫敏陶瓷 這類陶瓷是在較高溫度范圍(900一1400)燒結(jié)的典型多孔陶瓷，氣孔率高達(dá)30%40%，具有良好的透濕性能。 目前比較常見的高溫?fù)辖Y(jié)型濕敏陶瓷是以尖晶石型的MgCr2O4和ZnCr2O4為主晶相系半導(dǎo)體陶瓷，以及新研究的羥基磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2濕敏陶瓷。 39高溫?zé)Y(jié)型濕敏陶瓷及其特性 40低溫?zé)Y(jié)型溫敏陶瓷 這一類濕敏陶瓷的特點是饒結(jié)溫度較

26、低(一般低于900)，燒結(jié)時固相反應(yīng)不完全，燒結(jié)后收縮率很小。其典型材料有Si-Na2O-V2O5系和 ZnO-Li2O-V2O5系兩類。 Si-Na2O-V2O5系濕敏陶瓷的主晶相是具有半導(dǎo)性的硅粉。大量游離的硅粉在燒結(jié)時由Na2O和V2O5助熔并粘結(jié)在一起，并不發(fā)生固、液相反應(yīng)。Si-Na-V系濕敏陶瓷的感濕機(jī)理是由于Na2O和V2O5吸附水分，使吸濕后硅粉粒間的電阻值顯著降低。 Si-Na-V系濕敏元件的優(yōu)點是溫度穩(wěn)定性較好，可在100下工作，阻值范圍可調(diào)，工作壽命長。缺點是響應(yīng)速度慢，有明顯濕滯現(xiàn)象，只能用于濕度變化不劇烈的場合。 41 ZnO-Li2O-V2O5濕敏陶瓷的主晶相為ZnO半導(dǎo)體。Li2O和V2O5作為助熔劑。燒結(jié)過程中坯體了發(fā)生顯著的化學(xué)反應(yīng)，相比于Si-Na-V系濕敏陶瓷，其燒結(jié)程度有較大提高。在感濕過程中，水分子主要是表面附著，即使在晶粒間界上水分也不易滲入。因此水分的作用主要是使表層電阻下降而不是改變晶粒間的接觸電阻或粒界電阻。其響應(yīng)速度較快響應(yīng)速度較快，且易達(dá)到表層吸濕和脫濕平衡，其響應(yīng)時間均在