壓敏陶瓷及光敏陶瓷

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1、16.壓敏半導體陶瓷一般電阻器的電阻值可以認為是一個恒定值，即流過它的電流與施加電壓成線性關(guān)系。壓敏陶瓷是指電阻值隨著外加電壓變化有一顯著的非線性變化的半導體陶瓷，用這種材料制成的電阻稱為壓敏電阻器。2制造壓敏陶瓷的材料有SiC、ZnO、BaTiO3、Fe2O3、SnO2、SrTiO3等。其中BaTiO3、Fe2O3利用的是電極與燒結(jié)體界面的非歐姆特性，而SiC、ZnO、SrTiO3利用的是晶界非歐姆特性。目前，應(yīng)用最廣、性能最好的是氧化鋅壓敏半導體陶瓷。3⑴壓敏陶瓷的基本特性壓敏電阻陶瓷具有非線

2、性伏--安特性，對電壓變化非常敏感。在某一臨界電壓以下，壓敏電阻陶瓷電阻值非常高，幾乎沒有電流；但當超過這一臨界電壓時，電阻將急劇變化，并且有電流通過。隨著電壓的少許增加，電流會很快增大。壓敏電阻陶瓷的這種電流-電壓特性曲線如圖所示。41.齊鈉二極管；2.SiC壓敏電阻；3.ZnO壓敏電阻；4.線性電阻；5.ZnO壓敏電阻。壓敏電阻的I-U特性曲線5由圖可見，壓敏電阻陶瓷的I-U特性不是一條直線，其電阻值在一定電流范圍內(nèi)呈非線性變化。因此，壓敏電阻又稱非線性電阻，用這種陶瓷制造的器件叫非線性電阻器

3、。6⑵氧化鋅壓敏陶瓷ZnO系壓敏電阻陶瓷是壓敏電阻陶瓷中性能最優(yōu)的一種材料。成分是ZnO，并添加Bi2O3、CoO、MnO、Cr2O3、Sb2O3、TiO2、SiO2、PbO等氧化物經(jīng)改性燒結(jié)而成。7氧化鋅壓敏電阻的應(yīng)用ZnO壓敏電阻器的應(yīng)用很廣，可歸結(jié)為如下兩方面：①過壓保護②穩(wěn)定電壓8①過壓保護各種大型整流設(shè)備、大型電磁鐵、大型電機、通訊電路、民用設(shè)備在開關(guān)時，會引起很高的過電壓，需要進行保護，以延長使用壽命。故在電路中接入壓敏電阻可以抑制過電壓。此外，壓敏電阻還可作晶體管保護、變壓器次級電路

4、的半導體器件的保護以及大氣過電壓保護等。9②穩(wěn)定電壓由于氧化鋅壓敏電阻具有優(yōu)異的非線性和短的響應(yīng)時間，且溫度系數(shù)小、壓敏電壓的穩(wěn)定度高，故在穩(wěn)壓方面得以應(yīng)用。壓敏電阻器可用于彩色電視接收機、衛(wèi)星地面站彩色監(jiān)視器及電子計算機末端數(shù)字顯示裝置中穩(wěn)定顯像管陽極高壓，以提高圖像質(zhì)量等。107.光敏半導體陶瓷光敏陶瓷也稱光敏電阻瓷，屬半導體陶瓷。由于材料的電特性不同以及光子能量的差異，它在光的照射下吸收光能，產(chǎn)生不同的光電效應(yīng)：光電導效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。11利用光電導效應(yīng)來制造光敏電阻，可用于各種自動控制系

5、統(tǒng)；利用光生伏特效應(yīng)則可制造光電池或稱太陽能電池，為人類提供了新能源。12⑴光電導效應(yīng)當光線照射到半導體時，在光子作用下產(chǎn)生的光生載流子使電導增加的現(xiàn)象，稱為光電導效應(yīng)。13⑵光生伏特效應(yīng)當光線照射到半導體的p-n結(jié)上時，如果光子能量足夠大，h?≥Eg，就在p-n結(jié)附近激發(fā)出電子--空穴對。在自建電場的作用下，n區(qū)的光生空穴被拉向p區(qū)，p區(qū)的光生電子被拉向n區(qū)，結(jié)果n區(qū)積累了負電荷，p區(qū)積累了正電荷，產(chǎn)生光生電動勢。若將外電路接通，就有電流由p區(qū)流經(jīng)外電路至n區(qū)，這種效應(yīng)稱為光生伏特效應(yīng)。14光電

6、二極管、太陽能電池和光電晶體管就是利用光生伏特效應(yīng)制成的光電轉(zhuǎn)換元件。通常不同的材料具有不同的光敏光區(qū)，并在某一波長有最大的靈敏度。在可見光區(qū)(0.4~0.76?m)最適用的光敏材料為CdS和CdSe；而在近紅外區(qū)(0.76~3?m)最適用的光敏材料為PbS。目前，常用于制造光敏電阻的光敏材料有CdS、CdSe和PbS。15（3）光敏電阻瓷的應(yīng)用太陽能電池是利用光生伏特效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的器件。雖然能量h?≥Eg的光子均可產(chǎn)生激發(fā)，但只有能量相當于Eg的部分才能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋９庾游詹牧系慕麕г?/p>

7、Eg≈0.9eV附近時，光子激發(fā)利用率最高。16太陽能電池的轉(zhuǎn)換率不僅受光子激發(fā)利用率的限制，還受其他因素的影響。一般太陽能電池目前的轉(zhuǎn)換率大都在10％以下。17綜合考慮影響轉(zhuǎn)換效率的因素，光子吸收材料的禁帶寬度在1.0～1.6eV較合適，因此，Si、Cu2S、GaAs、CdTe等均可用作太陽能電池材料。Cu2S、CdTe常用作陶瓷太陽能電池的光子吸收材料，制成Cu2S--CdS電池與CdTe--CdS電池。