1、电子陶瓷的种类和主要用途电子陶瓷的种类和主要用途第一节功能型电子陶瓷第一节功能型电子陶瓷第二节结构型电子陶瓷第二节结构型电子陶瓷什么是电子陶瓷n将用于电子技术领域中的陶瓷材料称为电子陶瓷材料，即陶瓷质的电子材料。n 1、功能陶瓷（电子）具有特殊的功能，或者能实现光、电、磁、热、气、力等不同形式的交互作用和转换的非结构型电子陶瓷材料。2、结构陶瓷（电子）n具有较好的机械性能，起支撑、保护、隔离等作用的电子陶瓷材料。n用于制造电子元件、器件、部件和电路中的基体、外壳、固定件、绝缘零件等的陶瓷材料，又称为装置瓷。n还可以分为真空瓷、电阻基体瓷和绝缘零件瓷等。第一节功能型电子陶瓷第一节功能型电子陶瓷n
2、具有特殊的功能，或者能实现光、电、具有特殊的功能，或者能实现光、电、磁、热、气、力等不同形式的交互作磁、热、气、力等不同形式的交互作用和转换的非结构电子陶瓷材料。用和转换的非结构电子陶瓷材料。n分为：介质瓷、敏感陶瓷和特殊性能分为：介质瓷、敏感陶瓷和特殊性能陶瓷陶瓷一一、介质瓷、介质瓷n主要指用来制造电容器的陶瓷材料。主要指用来制造电容器的陶瓷材料。n可分为铁电介质瓷，反铁电介质瓷，半可分为铁电介质瓷，反铁电介质瓷，半导体介质瓷，高频介质瓷，微波介质瓷导体介质瓷，高频介质瓷，微波介质瓷n利用这种陶瓷材料，可以制作独石结构利用这种陶瓷材料，可以制作独石结构电容器。电容器。高频介质瓷高频介质瓷n包
3、括钛酸钡质、钛酸铅质陶瓷，二元系包括钛酸钡质、钛酸铅质陶瓷，二元系和三元系多组分材质的不含铁或极少含和三元系多组分材质的不含铁或极少含铁的功能陶瓷铁的功能陶瓷n以钛酸钡以钛酸钡(BaTiO3)或钛酸铅基固溶体为或钛酸铅基固溶体为主晶相的铁电陶瓷，是铁电介质瓷最重主晶相的铁电陶瓷，是铁电介质瓷最重要的类型。要的类型。1、铁电介质瓷、铁电介质瓷n主要用作大容量电容器，还可制造主要用作大容量电容器，还可制造各种敏感器件、光学器件、微位移各种敏感器件、光学器件、微位移发生器等。发生器等。n特点特点：在瓷体内存在自发的带电小：在瓷体内存在自发的带电小区域区域电畴电畴。n它具有许多的特殊它具有许多的特殊功
4、能功能n极高的介电常数，介电常数随温极高的介电常数，介电常数随温度、电场的变化呈非线性，对光度、电场的变化呈非线性，对光的各向异性和双折射特性，电致的各向异性和双折射特性，电致应变，伴随相变产生的各种变化应变，伴随相变产生的各种变化和耦合等性能。和耦合等性能。2、半导体介质瓷、半导体介质瓷n主要用于制造半导体电容器。主要用于制造半导体电容器。n利用烧结半导体陶瓷的外表面或晶粒间利用烧结半导体陶瓷的外表面或晶粒间的内表面（晶界）形成的绝缘层为介质的内表面（晶界）形成的绝缘层为介质制成电容器。制成电容器。n这种绝缘层很薄（十分之己微米几十这种绝缘层很薄（十分之己微米几十微米），利于器件的小型化微米
5、），利于器件的小型化n表面层型表面层型（阻挡层型，氧化层型阻挡层型，氧化层型）和）和晶界层型晶界层型n阻挡层型阻挡层型，利用金属电极与半导体瓷，利用金属电极与半导体瓷表面间的接触势垒做介质层表面间的接触势垒做介质层n氧化层型氧化层型，在半导体瓷表面有控制地，在半导体瓷表面有控制地氧化，形成很薄的绝缘层做介质层氧化，形成很薄的绝缘层做介质层n晶界层型晶界层型：发育较好的晶粒（：发育较好的晶粒（20100m）之间具有的绝缘性边界层之间具有的绝缘性边界层3、高频介质瓷、高频介质瓷n用来制造第一类瓷介电容器的陶瓷用来制造第一类瓷介电容器的陶瓷电介质，符合电介质，符合GB366383。n组成组成：碱土金
6、属和稀土金属的钛酸：碱土金属和稀土金属的钛酸盐，以钛酸盐为基的固溶体盐，以钛酸盐为基的固溶体n特点特点：介电常数高（和装置瓷相比），：介电常数高（和装置瓷相比），高频（高频（1MHz）下的介质损耗小，介电下的介质损耗小，介电常数的温度系数值范围宽。常数的温度系数值范围宽。n各种性能可根据使用要求调节。各种性能可根据使用要求调节。n要求要求：在温度、湿度、频率和电压等因：在温度、湿度、频率和电压等因素变化时，电性能稳定。素变化时，电性能稳定。1）、金红石瓷）、金红石瓷n二氧化钛瓷二氧化钛瓷n主晶相为金红石（主晶相为金红石（TiO2）n特点特点：介电常数较高，介电常数的温度：介电常数较高，介电常数
7、的温度系数有较大的负值，介质损耗很小系数有较大的负值，介质损耗很小n用途用途：高频温度补偿电容器陶瓷材料：高频温度补偿电容器陶瓷材料2）、钛酸钙瓷）、钛酸钙瓷n主晶相为钛酸钙（主晶相为钛酸钙（CaTiO3）n特点特点：高的介电常数，较小的高频介质：高的介电常数，较小的高频介质损耗。损耗。n调节瓷料的组成，可以调节瓷料的介电调节瓷料的组成，可以调节瓷料的介电常数温度系数，得到一系列不同介电常常数温度系数，得到一系列不同介电常数温度系数的温度补偿电容器陶瓷材料数温度系数的温度补偿电容器陶瓷材料n用途用途：高频温度补偿电容器陶瓷材料：高频温度补偿电容器陶瓷材料3）、钙钛硅瓷）、钙钛硅瓷n主晶相为硅钛
8、酸钙（主晶相为硅钛酸钙（CaTiSiO5）n特点特点：当介电常数的温度系数接近于零时，：当介电常数的温度系数接近于零时，介电常数较大介电常数较大，且能够获得很大的正的温度且能够获得很大的正的温度系数。系数。n引入适当的加入物，可获得包括零温度系数引入适当的加入物，可获得包括零温度系数在内的一系列介电系数高的温度补偿用电容在内的一系列介电系数高的温度补偿用电容器陶瓷器陶瓷n用途用途：高频温度补偿电容器陶瓷材料：高频温度补偿电容器陶瓷材料4）、钛酸镁瓷）、钛酸镁瓷n以正钛酸镁（以正钛酸镁（2MgO TiO2,又称二镁钛）又称二镁钛）为主晶相为主晶相n特点特点：介电常数温度系数不高。：介电常数温度系
9、数不高。n将其与具有负介电常数温度系数的晶相将其与具有负介电常数温度系数的晶相配合配合，可以获得一系列不同介电常数温，可以获得一系列不同介电常数温度系数的瓷料度系数的瓷料n烧成温度范围窄烧成温度范围窄5）、镁镧钛瓷）、镁镧钛瓷n由偏钛酸镁（由偏钛酸镁（MgTiO3）和二钛镧和二钛镧(La2O3.2TiO2)组成，属于组成，属于MgO-La2O3-TiO2系系n特点特点：介电常数比钛酸镁瓷高，在高温（：介电常数比钛酸镁瓷高，在高温（150度）下，仍具有良好的介电性能度）下，仍具有良好的介电性能n调整各组分，可以获得一系列不同介电常数调整各组分，可以获得一系列不同介电常数和温度系数的瓷料和温度系数
10、的瓷料n用途用途：制造高温使用的高频陶瓷电容器：制造高温使用的高频陶瓷电容器6）、锡酸盐瓷）、锡酸盐瓷n指钙、锶、钡等的锡酸盐，都具有优良的电指钙、锶、钡等的锡酸盐，都具有优良的电性能性能nMgSnO3、NiSnO3等介质损耗大，不易作高频等介质损耗大，不易作高频电容器材料。电容器材料。ZnSnO3、MnSnO3等具有高的等具有高的电子电导，属于半导体。电子电导，属于半导体。n锡酸盐和钛酸盐很容易形成固溶体，常用来锡酸盐和钛酸盐很容易形成固溶体，常用来作为作为BaTiO3基铁电电容器陶瓷的改性加入物基铁电电容器陶瓷的改性加入物n适合于作高频电容器瓷适合于作高频电容器瓷n在直流电场和还原气氛下具
11、有较稳定的在直流电场和还原气氛下具有较稳定的性能（介电常数远低于钛酸钙）性能（介电常数远低于钛酸钙）7）、钛酸铋瓷）、钛酸铋瓷n钛酸铋（钛酸铋（Bi2O3 nTiO2，其中其中n可能为可能为2、3、4）n溶于钛酸锶的固溶体陶瓷材料溶于钛酸锶的固溶体陶瓷材料n特点特点：在低于：在低于10MHz条件下；介电常数不变，条件下；介电常数不变，高于高于10MHz条件下，介电常数减小条件下，介电常数减小n用途用途：制造小型高压陶瓷电容器及温度补偿：制造小型高压陶瓷电容器及温度补偿电容器电容器4、微波介质瓷、微波介质瓷nBaO-TiO2系，系，Li2O-TiO2-Al2O3系系,A(BxTi1-x)O3系等
12、系等 其中，其中，A:Ca、Sr、Ba；B:Zr和和Snn用途用途：制造微波集成电路基片和介质谐振器：制造微波集成电路基片和介质谐振器n介质谐振器材料介质谐振器材料特点特点：介电常数高（：介电常数高（30200）；在使用温度范围内，介电常数的温度）；在使用温度范围内，介电常数的温度系数小；在工作频率范围内，介质损耗小。系数小；在工作频率范围内，介质损耗小。n微波集成电路基片材料微波集成电路基片材料的的特点特点：n相对介电常数高，且随频率的变化小相对介电常数高，且随频率的变化小；n介质损耗小介质损耗小；n结构均匀，各向同性，杂质含量低结构均匀，各向同性，杂质含量低；n导热性、热稳定性好；导热性、
13、热稳定性好；n化学性能稳定，抗腐蚀性好化学性能稳定，抗腐蚀性好；n有一定的机械强度，易于切割、研磨等有一定的机械强度，易于切割、研磨等；n与导体的粘附性好；与导体的粘附性好；n价格便宜，制造简单。价格便宜，制造简单。5 5、其他、其他电容器瓷电容器瓷n包括以下六类陶瓷材料。包括以下六类陶瓷材料。n1 1）、用于高频电路的温度稳定的电容器瓷，）、用于高频电路的温度稳定的电容器瓷，如四钛钡质瓷、镁镧钛质瓷、钙钛硅质瓷等；如四钛钡质瓷、镁镧钛质瓷、钙钛硅质瓷等；n2 2）、用于高频电路起温度补偿作用的电容器）、用于高频电路起温度补偿作用的电容器瓷，如金红石质瓷、钛酸钙质瓷、钛锶鉍质瓷，如金红石质瓷、
14、钛酸钙质瓷、钛锶鉍质瓷、锡酸盐和锆酸盐质瓷等；瓷、锡酸盐和锆酸盐质瓷等；n3 3）、用于高频高功率电路、高压电路和高脉）、用于高频高功率电路、高压电路和高脉冲电路的陶瓷，这是电子陶瓷中产量最大、品冲电路的陶瓷，这是电子陶瓷中产量最大、品种最多的一类陶瓷，包括许多钛酸钡质陶瓷及种最多的一类陶瓷，包括许多钛酸钡质陶瓷及复合物陶瓷材料；复合物陶瓷材料；n4 4）、具有高介电常数的铁电陶瓷，可以制成）、具有高介电常数的铁电陶瓷，可以制成体积小、电容量大的电容器，用于低频、高频、体积小、电容量大的电容器，用于低频、高频、高脉冲储能电路；高脉冲储能电路；n5 5）、半导体陶瓷电容器材料，也称晶界）、半导体
15、陶瓷电容器材料，也称晶界层电容器材料。具有介电常数大、受温度层电容器材料。具有介电常数大、受温度影响小、可靠性高的特点，常用于要求稳影响小、可靠性高的特点，常用于要求稳定性和可靠性高的电路；定性和可靠性高的电路；n6 6）、独石电容器瓷，这是一类复合型的）、独石电容器瓷，这是一类复合型的材料，材质有铌鉍锌、铌鉍镁、钨镁酸铅材料，材质有铌鉍锌、铌鉍镁、钨镁酸铅等等型和铌镁酸铅系列的型和铌镁酸铅系列的型材料。型材料。n特点特点:体积小、容量大。体积小、容量大。独石结构电容器独石结构电容器n独石结构电容器独石结构电容器:将涂有金属电极浆的陶瓷坯体，将涂有金属电极浆的陶瓷坯体，以多层交替堆叠的方式叠合
16、起来，使陶瓷材料以多层交替堆叠的方式叠合起来，使陶瓷材料与电极同时烧成一个整体与电极同时烧成一个整体n各种电容器瓷料，都可以制作独石结构电容器各种电容器瓷料，都可以制作独石结构电容器n特点特点：陶瓷介质可以很薄，层数可达几十层，：陶瓷介质可以很薄，层数可达几十层，电容器的体积小、可靠性好、具有较大的比容电容器的体积小、可靠性好、具有较大的比容n高温烧结型高温烧结型，烧结温度在，烧结温度在1300以上，电极以上，电极材料为材料为Pt、Pd等贵金属等贵金属n中温烧结型中温烧结型，烧结温度在，烧结温度在10001250，电，电极材料为不同的极材料为不同的Ag/Pd合金合金n低温烧结型低温烧结型，烧结
17、温度在，烧结温度在900以下，采用全以下，采用全银电极或低钯的银钯合金电极银电极或低钯的银钯合金电极n降低成本的需要降低成本的需要二、敏感陶瓷二、敏感陶瓷n当作用在此类陶瓷材料上的外界条件当作用在此类陶瓷材料上的外界条件（温度、压力、气氛、湿度、电场、磁（温度、压力、气氛、湿度、电场、磁场、光等）发生改变时，此类材料的物场、光等）发生改变时，此类材料的物理性能发生变化，从而能从这种材料上理性能发生变化，从而能从这种材料上准确迅速地获得某种有用的信号准确迅速地获得某种有用的信号n这类材料大多是半导体陶瓷这类材料大多是半导体陶瓷敏感陶瓷的种类敏感陶瓷的种类n1、热敏陶瓷、热敏陶瓷n2、压敏陶瓷、压
18、敏陶瓷n3、气敏陶瓷、气敏陶瓷n4、湿敏陶瓷、湿敏陶瓷n5、光敏陶瓷、光敏陶瓷1、热敏陶瓷、热敏陶瓷n电阻随温度变化发生明显变化的陶瓷材料电阻随温度变化发生明显变化的陶瓷材料n电阻随温度升高而增大的电阻随温度升高而增大的正温度系数正温度系数（PTC）热敏陶瓷热敏陶瓷n电阻随温度升高而减小的电阻随温度升高而减小的负温度系数负温度系数（NTC）热敏陶瓷，包括电阻在特定的温度范围内急剧热敏陶瓷，包括电阻在特定的温度范围内急剧减小的减小的临界温度系数临界温度系数（CTR）热敏陶瓷热敏陶瓷1）、正温度系数（）、正温度系数（PTC）热敏陶瓷热敏陶瓷nPTC泛指具有正电阻温度系数（泛指具有正电阻温度系数（P
19、ositive Temperature Coefficient of Resistance）现象的现象的材料材料n掺入稀土元素的掺入稀土元素的BaTiO3半导体陶瓷半导体陶瓷n居里点：居里点或居里温度是磁性材料的一个居里点：居里点或居里温度是磁性材料的一个二级相变点二级相变点,是指材料可以在铁磁体和顺磁体之是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度。间改变的温度。n当温度高于居里点温度时，材料分子运动强当温度高于居里点温度时，材料分子运动强烈烈,磁性消失磁性消失,该物质成为该物质成为 顺磁体，磁体的磁场顺磁体，磁体的磁场很容易随周围磁场的改变而改变。很容易随周围磁场的改变而改变。n低于居里点温
20、度时该低于居里点温度时该 物质成为铁磁体，才有物质成为铁磁体，才有可能产生磁性可能产生磁性，此时和材料有关的磁场很难，此时和材料有关的磁场很难改变。改变。nBaTiO3陶瓷的居里点为陶瓷的居里点为120n PTC陶瓷在低于居里点时为陶瓷在低于居里点时为良导体良导体（电阻率为（电阻率为10100 cm）n温度高于居里点时电阻率温度高于居里点时电阻率急剧增加急剧增加（增加可达（增加可达38个数量级）个数量级）n利用利用元素置换元素置换，可以调整居里点温度，可以调整居里点温度n用用Sr置换置换Ba，用用Sn或或Zr置换置换Ti，可使可使居里点向低温移动居里点向低温移动n用适量的用适量的Pb置换置换B
21、a，(Ba,PbTiO3)可使居里点向高温移动可使居里点向高温移动nPTC热敏陶瓷具有特殊的电阻温度热敏陶瓷具有特殊的电阻温度特性（阻温特性），这导致了特殊的特性（阻温特性），这导致了特殊的电压电流特性（伏安特性）电压电流特性（伏安特性）n电流时间特性电流时间特性n具有特殊的电热功能具有特殊的电热功能A、阻温特性阻温特性n在一定电压下，在一定电压下，PTC元件的零功率电阻元件的零功率电阻值与电阻体温度之间的关系。值与电阻体温度之间的关系。n零功率电阻值：在某一规定的温度下测零功率电阻值：在某一规定的温度下测量得到的热敏电阻的电阻值。（此时电量得到的热敏电阻的电阻值。（此时电阻的功耗较低，其本身
22、功耗引起的电阻阻的功耗较低，其本身功耗引起的电阻的变化可以忽略）的变化可以忽略）298Tm Tb TpRpRbRnRmPTC热敏电阻的电阻-温度特性n最小电阻值最小电阻值Rmin对应的温度为对应的温度为Tmn电阻值增大到最小电阻值两倍时的温度为开电阻值增大到最小电阻值两倍时的温度为开关温度关温度Tb,此时的电阻值为此时的电阻值为Rb，称为称为开关电阻开关电阻值值n在在298K静止的空气中，对静止的空气中，对PTC元件施加最大元件施加最大工作电压工作电压Umax时，电阻体的温度达到平衡时时，电阻体的温度达到平衡时所具有的电阻值所具有的电阻值Rp，称为称为平衡点电阻值平衡点电阻值，此时，此时对应的
23、温度为对应的温度为平衡点温度平衡点温度TpB、伏安特性伏安特性n在室温下静止的空气中，试样两端的电压与在室温下静止的空气中，试样两端的电压与其稳态电流的关系。其稳态电流的关系。n反映了热敏电阻在工作状态下的反映了热敏电阻在工作状态下的电压电流电压电流特性特性n电流n 电压ABC DAB等阻，等阻，BC等功率，等功率，D负电阻温度区负电阻温度区C、电流时间特性电流时间特性n研究阻温特性的辅助手段。研究阻温特性的辅助手段。n缓变型缓变型：电阻温度系数较小电阻随温：电阻温度系数较小电阻随温度变化而变化的度变化而变化的 程度较小。程度较小。n低居里点低居里点突变型突变型：常温到居里点（：常温到居里点（
24、50100）之间电阻变化平缓，超过居里）之间电阻变化平缓，超过居里点后，电阻急剧增加。点后，电阻急剧增加。n高居里点高居里点突变型突变型：常温到居里点（：常温到居里点（120340）之间电阻变化较平缓，超过居里点）之间电阻变化较平缓，超过居里点后，电阻急剧增加（温度系数约为后，电阻急剧增加（温度系数约为 15/60/）。）。n特性特性：在：在PTC两端加上一定电压，自热温两端加上一定电压，自热温升使其阻值进入跃变温区时，电阻体表面升使其阻值进入跃变温区时，电阻体表面温度将保持定值。温度将保持定值。n恒温发热体。暖风机，电饭煲等。恒温发热体。暖风机，电饭煲等。2）、负温度系数（）、负温度系数（N
25、TC）热敏陶瓷热敏陶瓷n过渡金属过渡金属Mu、Co、Cu等的氧化物，按一定等的氧化物，按一定的比例混合后，能获得具有很大负温度系数的比例混合后，能获得具有很大负温度系数的半导体材料。的半导体材料。nNTC具有三种不同类型的阻温特性。具有三种不同类型的阻温特性。n缓变型，负温度突变型（临界温度陶瓷热敏缓变型，负温度突变型（临界温度陶瓷热敏电阻），直线型电阻），直线型bacd电流0IaIm电压UmUan40年代，将过渡金属年代，将过渡金属Mu、Co、Cu等的氧化等的氧化物，按一定的比例混合后，能获得具有很大物，按一定的比例混合后，能获得具有很大负温度系数负温度系数的半导体材料。的半导体材料。n60
26、年代，制造了以年代，制造了以VO2为主要材料的为主要材料的临界温度临界温度陶瓷热敏电阻（陶瓷热敏电阻（Critical Temprature Resistor,简称简称CTR）n70年代，年代，W、Sb等金属氧化物组成的，具有等金属氧化物组成的，具有特殊性能特殊性能的的负温度系数热敏陶瓷负温度系数热敏陶瓷2、压敏陶瓷、压敏陶瓷n电阻值与外加电阻值与外加电压电压成显著的非线性成显著的非线性关系的半导体陶瓷，其电阻值在一关系的半导体陶瓷，其电阻值在一定电压范围内可变。定电压范围内可变。n在在压敏陶瓷上压敏陶瓷上加上电极，就成为加上电极，就成为压压敏电阻器敏电阻器（Variable Resistor
27、）n材料材料：SiC、ZnO、BaTiO3、Fe2O3、SnO2、SrTiO3等等n原理原理：BaTiO3和和Fe2O3利用电极与烧结体界面利用电极与烧结体界面的非欧姆特性；的非欧姆特性；SiC、ZnO、SnO2、SrTiO3等等利用晶界间的非欧姆特性利用晶界间的非欧姆特性n性能最好的是性能最好的是ZnO压敏半导体陶瓷压敏半导体陶瓷n压敏陶瓷的压敏陶瓷的特性特性由非线性系数、压敏电压、由非线性系数、压敏电压、漏电流、通流容量和电压温度系数等表征。漏电流、通流容量和电压温度系数等表征。n非线性系数非线性系数：压敏电阻的压敏电阻的I-UI-U关系，可以用经关系，可以用经验公式验公式I=(U/C)I
28、=(U/C)表示，表示，称称非线性系数非线性系数n压敏电压压敏电压：值达到最大时的电压（值达到最大时的电压（1 1mAmA电流电流对应的电压对应的电压 ）n漏电流漏电流：压敏电阻器在进入击穿区之前工作：压敏电阻器在进入击穿区之前工作时，流过压敏电阻器的电流时，流过压敏电阻器的电流3、气敏陶瓷、气敏陶瓷n气敏陶瓷：气敏陶瓷：材料表面吸附气体后，电阻材料表面吸附气体后，电阻会发生变化的一类陶瓷材料会发生变化的一类陶瓷材料n利用这一性能来检测气体利用这一性能来检测气体n具有结构简单、灵敏度高、使用方便、具有结构简单、灵敏度高、使用方便、价格便宜、专一性能好等优点价格便宜、专一性能好等优点n都是都是电
29、阻式电阻式材料，其电阻值随环境气氛材料，其电阻值随环境气氛的成分和浓度的不同而不同的成分和浓度的不同而不同n应用最多的是：应用最多的是：ZnO系、系、SnO2和和Fe2O3系。系。n按制造方法按制造方法和结构类型和结构类型：烧结型、厚膜烧结型、厚膜型和薄膜型型和薄膜型n气敏元件的主要气敏元件的主要性能指标性能指标：初始电阻，：初始电阻，灵敏度，响应时间，恢复时间，工作灵敏度，响应时间，恢复时间，工作温度，寿命温度，寿命n初始电阻初始电阻：在室温，清洁空气或一定：在室温，清洁空气或一定浓度的检测气体中气敏元件的电阻值。浓度的检测气体中气敏元件的电阻值。n灵敏度灵敏度：气敏元件对被测气体的敏感程度
30、，：气敏元件对被测气体的敏感程度，通常用元件在清洁空气中的电阻与在一定通常用元件在清洁空气中的电阻与在一定浓度被测气体中的电阻之比表示，也可用浓度被测气体中的电阻之比表示，也可用在两个浓度被测气体中的电阻之比表示。在两个浓度被测气体中的电阻之比表示。n灵敏度灵敏度Rair/Rgas，n或灵敏度或灵敏度Rc1/Rc2，Rc1被测气体浓度为被测气体浓度为0.1时气敏元件的电阻时气敏元件的电阻n响应时间响应时间：表示气敏元件对被测气：表示气敏元件对被测气体的响应速度。体的响应速度。n一般用通入被测气体到元件电阻稳一般用通入被测气体到元件电阻稳定需要的时间表示。定需要的时间表示。n恢复时间恢复时间：被
31、测气体解吸需要的时：被测气体解吸需要的时间，也称脱附时间。间，也称脱附时间。n表示对被测气体解吸的快慢。表示对被测气体解吸的快慢。n工作温度工作温度：气敏元件需要在一定高：气敏元件需要在一定高的温度条件下，才能正常工作。的温度条件下，才能正常工作。n对工作温度的对工作温度的要求要求：在此温度下，：在此温度下，元件的电阻值稳定，不随加热温度元件的电阻值稳定，不随加热温度的波动而变化，元件的灵敏度高。的波动而变化，元件的灵敏度高。n寿命寿命：元件能正常工作的时间。：元件能正常工作的时间。4、湿敏陶瓷、湿敏陶瓷n电阻值随环境电阻值随环境湿度湿度的改变而变化的陶瓷的改变而变化的陶瓷材料材料 n湿度湿度
32、：绝对湿度和相对湿度。：绝对湿度和相对湿度。n相对湿度相对湿度：某一待测蒸汽压与相同温度：某一待测蒸汽压与相同温度下的饱和蒸汽压比值的百分数，用下的饱和蒸汽压比值的百分数，用RH表示表示n烧结体型和厚膜型结构。烧结体型和厚膜型结构。n多孔半导体陶瓷多孔半导体陶瓷，包括，包括MgCr2O4-TiO2、Si-Na2O-V2O5、ZnO-Li2O-V2O5、ZnO-Cr2O3等等 n感湿机理感湿机理：物理吸附或化学吸附：物理吸附或化学吸附n湿敏元件有湿敏元件有电阻型电阻型和电容型和电容型n工作在交流或双向脉冲电路中工作在交流或双向脉冲电路中n1)、高湿型高湿型，适用于相对湿度大于，适用于相对湿度大于
33、70RH的场合的场合n2)、中湿型中湿型，适用于相对湿度在，适用于相对湿度在3080RH之间的场合之间的场合n3)、低湿型低湿型，适用于相对湿度小于，适用于相对湿度小于30RH的场合的场合n4)、全湿型全湿型，适用于相对湿度大于，适用于相对湿度大于0100RH的范围内的范围内 元件类型元件类型n灵敏度灵敏度：通常以相对湿度变化：通常以相对湿度变化1时时阻值变化的百分数表示阻值变化的百分数表示n阻值阻值一般为几千到几兆欧，变化范围一般为几千到几兆欧，变化范围在在34个数量级内个数量级内n要求：要求：电阻随湿度的变化，具有良好电阻随湿度的变化，具有良好的线性或指数特性的线性或指数特性n响应速度响应
34、速度：用吸湿和脱湿时间表示，总称：用吸湿和脱湿时间表示，总称响应时间响应时间。小于。小于30秒秒n吸湿时间吸湿时间：当湿度由：当湿度由0RH增加到增加到 50RH或由或由30RH增加到增加到90RH时，时，达到达到平衡平衡所需要的时间所需要的时间n脱湿时间脱湿时间：当湿度由：当湿度由100RH下降到下降到 50RH或由或由90RH下降到下降到30RH时，时，达到达到平衡平衡所需要的时间所需要的时间n1)、膜式或表面作用型元件响应快，体作、膜式或表面作用型元件响应快，体作用型响应慢用型响应慢n2)、吸湿时间响应快，脱湿时间响应慢、吸湿时间响应快，脱湿时间响应慢n3)、物理吸附型响应快，化学吸附型
35、响应、物理吸附型响应快，化学吸附型响应慢慢n4)、空气流动时响应快，空气静止时响应、空气流动时响应快，空气静止时响应慢慢响应速度规律响应速度规律5、光敏陶瓷、光敏陶瓷n在在光照射下光照射下，发生电性质变化的陶瓷材料，发生电性质变化的陶瓷材料，通常是半导体陶瓷材料通常是半导体陶瓷材料n材料在光照作用下产生光生载流子而使材料材料在光照作用下产生光生载流子而使材料电导增加的现象，称电导增加的现象，称光电导效应光电导效应。n能产生光电导效应的光敏陶瓷，加上电极后能产生光电导效应的光敏陶瓷，加上电极后就构成了就构成了光敏电阻光敏电阻n光敏电阻的主要光敏电阻的主要特征指标：特征指标：光谱响应特性，光谱响应
36、特性，灵敏度，响应时间，温度系数灵敏度，响应时间，温度系数n对对可见光可见光敏感的材料，敏感的材料，CdS。n对对红外光红外光敏感的材料：敏感的材料：PbS、InAs、InSb、InSe、PbSe、PbTe等。等。n对对紫外光紫外光敏感的材料：敏感的材料：Cd4SiS6和和Cd4GeS6n陶瓷太阳能电池陶瓷太阳能电池 三、特殊性能陶瓷三、特殊性能陶瓷n除介电性能和敏感性能外，具半导体性除介电性能和敏感性能外，具半导体性能、压电性能等特殊性能的功能陶瓷。能、压电性能等特殊性能的功能陶瓷。n1 1半导体陶瓷半导体陶瓷n2 2导电陶瓷（超导陶瓷）导电陶瓷（超导陶瓷）n3 3压电陶瓷压电陶瓷n4 4磁
37、性瓷磁性瓷1 1半导体陶瓷半导体陶瓷n指导电性介于金属和绝缘体之间的电子陶瓷指导电性介于金属和绝缘体之间的电子陶瓷材料，其材料，其电导率电导率随外界条件的随外界条件的变化变化，如热、，如热、电、光、气等的变化而改变。电、光、气等的变化而改变。n可制造对热、电、气、光敏感的元件及传感可制造对热、电、气、光敏感的元件及传感器。这类材料的主要成分有器。这类材料的主要成分有BaTiOBaTiO3 3、SrTiOSrTiO3 3、MgTiOMgTiO3 3、SiCSiC、ZnOZnO、SnOSnO2 2、CdSCdS、MgCrMgCr2 2O O4 4等等n可以是一种或多种复合材料。可以是一种或多种复合
38、材料。2 2导电陶瓷导电陶瓷n具有较高具有较高电导率电导率的电子陶瓷材料。的电子陶瓷材料。n主要有主要有SiCSiC和和石墨石墨陶瓷等。陶瓷等。n常用作常用作高温发热体高温发热体、微波吸收材料、微波吸收材料、大功率大功率电阻器电阻器材料等。材料等。n一类一类薄膜薄膜材料，如材料，如SnOSnO2 2，可做透明电可做透明电极，用于各种显示器件上极，用于各种显示器件上硅碳棒硅碳棒超导陶瓷超导陶瓷n具有具有超导特性超导特性的电子陶瓷材料的电子陶瓷材料n超导现象超导现象：材料在特定条件下电阻变为：材料在特定条件下电阻变为零的现象零的现象n材料材料：Ba-La-Cu-O系氧化物混合相烧结系氧化物混合相烧
39、结体，超导温度体，超导温度13K以下。以下。nY-Ba-Cu-O系超导陶瓷，系超导陶瓷，超导温度超导温度接近接近100K n迈斯纳效应迈斯纳效应：将处于超导状态的某：将处于超导状态的某超导体置于磁场中，只要加于其表超导体置于磁场中，只要加于其表面的磁场强度不超过某一临界值面的磁场强度不超过某一临界值Hc，磁力线就无法穿透试样，而保持超磁力线就无法穿透试样，而保持超导体内的磁通为零。这种完全的导体内的磁通为零。这种完全的抗抗磁效应磁效应称迈斯纳效应（称迈斯纳效应（Meissner）3 3压电陶瓷压电陶瓷n具有力电转换功能的电子陶瓷。具有力电转换功能的电子陶瓷。n能将施加于陶瓷上的力转换成电信号，
40、能将施加于陶瓷上的力转换成电信号，或将施加于陶瓷上的电信号转换成振或将施加于陶瓷上的电信号转换成振动或材料体积（长度）的变化动或材料体积（长度）的变化n常用作换能器材料。常用作换能器材料。n传统的压电材料：水晶，酒石酸钾钠，传统的压电材料：水晶，酒石酸钾钠，磷酸二氢钾等磷酸二氢钾等n压电陶瓷材料：压电陶瓷材料：BaTiOBaTiO3 3，PbZrOPbZrO3 3，PbZrOPbZrO3 3-PbTiO-PbTiO3 3等。等。n现在，性能更好的三元四元系压电陶瓷现在，性能更好的三元四元系压电陶瓷n特点特点：材料内部含有铁电畴，需要人工：材料内部含有铁电畴，需要人工极化极化4 4磁性瓷磁性瓷n
41、具有具有磁性磁性或或电磁转换功能电磁转换功能的功能陶的功能陶瓷。瓷。n软磁材料，硬磁材料，磁记录材料软磁材料，硬磁材料，磁记录材料n磁记录材料磁记录材料：能将施加于陶瓷上的：能将施加于陶瓷上的电信号转换成磁效应，或将施加于电信号转换成磁效应，或将施加于陶瓷上的磁效应转换成电信号。陶瓷上的磁效应转换成电信号。n具有强磁性的陶瓷材料，包括稀土柘具有强磁性的陶瓷材料，包括稀土柘榴子石（榴子石（M3Fe5O12,立方晶系），六方立方晶系），六方铁氧体，钙钛矿型材料，如钛铁矿类铁氧体，钙钛矿型材料，如钛铁矿类（CoMnO3,NiMnO3铁磁体）等铁磁体）等n广泛用于记录和存储信息。广泛用于记录和存储信息
42、。n电容器瓷电容器瓷21，磁性瓷，磁性瓷18，集成封装瓷，集成封装瓷 15-16，压电瓷，压电瓷11，热敏电阻瓷，热敏电阻瓷 5.6，传感元件瓷，传感元件瓷5.1，基片瓷，基片瓷2.4，变阻器瓷变阻器瓷1.9。n这些元件主要用于计算机、通讯、电视、广这些元件主要用于计算机、通讯、电视、广播、家用电器、空间技术、自动化、汽车及播、家用电器、空间技术、自动化、汽车及医疗等领域。医疗等领域。第二节结构型电子陶瓷第二节结构型电子陶瓷把具有机械、热学和部分化学功能的陶瓷，把具有机械、热学和部分化学功能的陶瓷，称为结构陶瓷。称为结构陶瓷。具有较好的具有较好的机械性能机械性能，起支撑、保护、隔，起支撑、保护
43、、隔离等作用的电子陶瓷材料。离等作用的电子陶瓷材料。用于制造电子元件、器件、部件和电路中用于制造电子元件、器件、部件和电路中的基体、外壳、固定件、绝缘零件等的陶的基体、外壳、固定件、绝缘零件等的陶瓷材料。瓷材料。电真空管电真空管 电热电器陶瓷电热电器陶瓷按照这类陶瓷材料的原料和化学、矿物组成，按照这类陶瓷材料的原料和化学、矿物组成，又可分为滑石瓷，氧化铝瓷，高热导率瓷，又可分为滑石瓷，氧化铝瓷，高热导率瓷，碳化硅瓷，莫来石瓷，长石瓷，低碱瓷等碳化硅瓷，莫来石瓷，长石瓷，低碱瓷等n在电子陶瓷工业中，这类瓷的产量在电子陶瓷工业中，这类瓷的产量(按产品质按产品质量计量计)最多，应用面最广。最多，应用
44、面最广。n目前，功能陶瓷和结构陶瓷的产值比为目前，功能陶瓷和结构陶瓷的产值比为3:ln随着集成电路随着集成电路(IC)的发展，这类瓷在制造电路的发展，这类瓷在制造电路基片方面有飞速发展。基片方面有飞速发展。1、滑石瓷、滑石瓷又称块滑石瓷。主晶相为原顽辉石，主要成又称块滑石瓷。主晶相为原顽辉石，主要成分偏硅酸镁（分偏硅酸镁（MgOSiO2）占整体组分的占整体组分的65以上，其余为玻璃相。以上，其余为玻璃相。滑石瓷是一种电性能优良的高频滑石瓷是一种电性能优良的高频装置瓷装置瓷，还，还可作高压高功率陶瓷电容器可作高压高功率陶瓷电容器。n以滑石以滑石(3MgO44SiO2 H2O)为主要原料，加为主要
45、原料，加入一定量的粘土、膨润土和碳酸钡等经高温入一定量的粘土、膨润土和碳酸钡等经高温烧结而成。烧结而成。装置瓷件 高压运输线绝缘子滑石瓷滑石瓷n滑石瓷（高频瓷、强化瓷、镁质瓷），主要成分 MgOSiO2n色泽洁白，抗酸性强、绝缘性高、吸附力强，是一种良好的装置瓷材料n用作电子产品中线圈骨架、安装板、支架、各种类型的高频绝缘子、拨段开关瓷轴、瓷套管、电阻基体、密封外壳等，滑石瓷（高频瓷）热绝缘性能高、化学稳定性好、耐压强度高。n优点优点：介电常数低：介电常数低(一般一般67)，介质损耗角正切值低，介质损耗角正切值低（tg波动于波动于(320)10-1），绝缘强度高（，绝缘强度高（20-30kV/
46、mm），体积电阻率高，体积电阻率高(100下的体积电阻率约下的体积电阻率约达达1014cm)，抗弯强度高抗弯强度高120-200MPa，化学稳定性好。耐酸、耐，化学稳定性好。耐酸、耐碱、耐腐蚀。碱、耐腐蚀。高频特性优良，介电常数随频率的升高而降低，且在高频特性优良，介电常数随频率的升高而降低，且在高频下随温度的升高变化很小高频下随温度的升高变化很小n缺点：如果生产控制不当，滑石瓷在放置或使用过缺点：如果生产控制不当，滑石瓷在放置或使用过程中会出现老化现象，即出现由于主晶相偏硅酸镁的程中会出现老化现象，即出现由于主晶相偏硅酸镁的晶型转化而导致的瓷体粉化、龟裂、强度降低、介电晶型转化而导致的瓷体粉
47、化、龟裂、强度降低、介电性能恶化性能恶化n偏硅酸镁有三种晶型原顽辉石、顽火辉石和斜顽辉偏硅酸镁有三种晶型原顽辉石、顽火辉石和斜顽辉石石n在晶型转化过程中，应变和应力作用的结果。在晶型转化过程中，应变和应力作用的结果。MgSiO3各种变体的晶格参数等性能各种变体的晶格参数等性能n原顽辉石是滑石瓷的主晶相，滑石瓷的优良性能与原原顽辉石是滑石瓷的主晶相，滑石瓷的优良性能与原顽辉石有直接关系。顽辉石有直接关系。n解决滑石瓷的老化或粉化问题解决滑石瓷的老化或粉化问题:设法稳定原顽辉石使设法稳定原顽辉石使之在冷却、放置和使用过程中不致向顽火辉石或斜顽之在冷却、放置和使用过程中不致向顽火辉石或斜顽辉石转化辉
48、石转化n影响因素：影响因素：(1)玻璃相的影响；玻璃相的影响；(2)晶粒大小的影响；晶粒大小的影响；(3)固溶体的影响固溶体的影响；(4)冷却条件的影响冷却条件的影响 n在在1042 以下是原顽辉石向顽火辉石或斜顽辉石转化以下是原顽辉石向顽火辉石或斜顽辉石转化趋向较大的温度区间，易提高冷却速度趋向较大的温度区间，易提高冷却速度n烧结范围窄烧结范围窄n一般只有一般只有20左右左右n如果烧成控制不好，常常造成变形、起如果烧成控制不好，常常造成变形、起泡、粘结垫料等，产生废品。泡、粘结垫料等，产生废品。n烧结范围烧结范围(或烧成范围或烧成范围)是指能够烧结成致密的是指能够烧结成致密的性能良好的陶瓷材
49、料的烧成温度范围，低于性能良好的陶瓷材料的烧成温度范围，低于此温度范围陶瓷欠烧，超过此温度范围陶瓷此温度范围陶瓷欠烧，超过此温度范围陶瓷过烧，陶瓷材料的性能将恶化。过烧，陶瓷材料的性能将恶化。n纯滑石组成在纯滑石组成在1543以前没有液相产生，至以前没有液相产生，至1543以后又几乎全部熔融。以后又几乎全部熔融。滑石瓷的烧结范围滑石瓷的烧结范围MgO-Al2O3-SiO2系相图系相图滑石瓷的典型配方滑石瓷的典型配方2、氧化铝瓷、氧化铝瓷nAl2O3为主要原料，以为主要原料，以刚玉相刚玉相（-Al2O3）为主要为主要矿物组成矿物组成 。n通常以配料或瓷体中的通常以配料或瓷体中的Al2O3 的含量
50、来分类。的含量来分类。n习惯上把习惯上把Al2O3 含量在含量在99左右的陶瓷称为为左右的陶瓷称为为99瓷（刚玉瓷），把含量瓷（刚玉瓷），把含量95和和90左右的依次称左右的依次称为为“95瓷瓷”和和“90瓷瓷”。nAl2O3 含量在含量在85以上的陶瓷通常称高铝瓷。以上的陶瓷通常称高铝瓷。95氧化铝瓷氧化铝瓷99氧化铝瓷氧化铝瓷n高温元件，电炉元件高温元件，电炉元件n金属膜电阻和绕线电阻基体，电路基片，真空电容器金属膜电阻和绕线电阻基体，电路基片，真空电容器的陶瓷管壳，大功率栅控金属陶瓷管，微波管的陶瓷的陶瓷管壳，大功率栅控金属陶瓷管，微波管的陶瓷管壳，微波管输能窗的陶瓷组件，各种陶瓷基板管
