陶瓷傳感器材料與金屬傳感器材料相比，其主要特點(diǎn)是彈性性能高、滯后小，在小位移時(shí)其耐疲勞性、長(zhǎng)期穩(wěn)定性及耐腐蝕性均較好。陶瓷在破碎以前，其應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系始終保持線性，最適于制作高溫工作下的彈性元件。同時(shí)，陶瓷材料價(jià)格低廉，因此，在傳感器材料中陶瓷材料受到髙度重視。
陶瓷傳感器材料可分為兩類：檢測(cè)能量的物理傳感器材料和識(shí)別化學(xué)物質(zhì)及其含量的化學(xué)傳感器材料。前者敏感光、熱、壓力和聲等能量，可構(gòu)成熱、位置、速度、紅外等傳感器；后者接受化學(xué)物質(zhì)而產(chǎn)生能量變化，可構(gòu)成氣敏等傳感器。傳感器用陶瓷材料的種類較多，但大都是氧化物陶瓷。
半導(dǎo)體陶瓷傳感器的熱敏特性
在家用電氣產(chǎn)品、汽車和工廠過程控制中，使用最多的敏感元件是熱敏元件，下表列出陶瓷敏感元件的機(jī)理、材料和用途。
表 陶瓷系熱敏元件的機(jī)理、材料和用途
熱敏電阻是陶瓷熱敏元件的代表，如上圖所示，它可分為NTC（負(fù)溫度系數(shù)）、PTC（正溫度系數(shù)）和CTR（臨界溫度）熱敏電阻。NTC熱敏電阻以NiO，CoO和Mn02等過渡金屬氧化物為主要成分，多數(shù)是近似尖晶石的晶體結(jié)構(gòu)。通常，這些半導(dǎo)體的電阻不受氧影響，在空氣中穩(wěn)定性好，雜質(zhì)的影響也較小，它們是熱敏電阻的良好材料，工作溫度范圍為－20?＋300℃。
各種熱敏電阻的電阻-溫度特性
汽車、鍋爐等用的高溫?zé)崦綦娮璨牧峡捎肸r02﹣Y203，ZrO2﹣CaO系螢石結(jié)構(gòu)的離子導(dǎo)體，以及CoO﹣AI203系尖晶石型結(jié)構(gòu)的電子導(dǎo)體。氧離子導(dǎo)體的Zr02系元件可使用穩(wěn)定化的立方晶體結(jié)構(gòu)的氧化鋯陶瓷材料，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化的方法是添加少量Ca0，Mg0，Y203等，使之與Zr02構(gòu)成置換形固溶體，從而消除由于伴隨1000?1100℃時(shí)產(chǎn)生的單斜晶系、正方晶系的相變而產(chǎn)生的急劇體積變化。
電子導(dǎo)體的種類很多，但能用于高溫的不多。通常多數(shù)電子導(dǎo)體的過渡金屬氧化物在1000℃附近有相變點(diǎn)，為了穩(wěn)定性能，必須充分老化。此外，氣氛會(huì)使氧化狀態(tài)發(fā)生變化，故需要用抗氣氛性能好、髙溫沒有相變的配方，以及老化性能好的組分。
PTC熱敏電阻的材料主要是鈦酸鋇系半導(dǎo)體陶瓷，其電阻開始急劇增大的溫度可通過化學(xué)組分控制。該熱敏電阻不僅可用作測(cè)溫?zé)崦粼?，還可用作能起開關(guān)作用的控溫元件及電阻加熱元件，因此，它可同時(shí)兼有敏感元件、加熱器和開關(guān)三個(gè)功能。當(dāng)發(fā)熱體的溫度上升到特定溫度時(shí)電阻增加，從而限制電力消耗，故發(fā)熱體有保持特定溫度的功能。這種熱敏電阻可用于暖風(fēng)器、被褥干燥等。
以礬系（VO2）為主要成分的熱敏電阻，與鈦酸鋇系半導(dǎo)瓷相反，它在70℃附近電阻急劇減小。產(chǎn)生這種現(xiàn)象是因?yàn)閂O2在70℃附近晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使其由半導(dǎo)體性導(dǎo)電變?yōu)榻饘傩詫?dǎo)電。利用這種現(xiàn)象制作的熱敏電阻稱臨界溫度熱敏電阻（CTR），這種熱敏電阻可用于檢測(cè)特定溫度的轉(zhuǎn)變點(diǎn)，作為制造紅外探測(cè)器和溫度報(bào)警器等的敏感元件。
以Mn﹣Zn系鐵氧體為代表的磁性材料，一旦達(dá)到居里溫度，將產(chǎn)生鐵磁性-順磁性轉(zhuǎn)變。這種特性的重復(fù)性好，可用它構(gòu)成準(zhǔn)確的感溫元件。添加少量元素，能提高磁性材料的抗熱能力、機(jī)械強(qiáng)度、熱導(dǎo)率，并可使居里溫度附近的磁化率變化顯著。磁性瓷材料（也稱磁性材料為黑瓷）的特點(diǎn)如下：
①居里溫度不隨時(shí)間變化，它僅取決于材料配方；
②其工藝是一般陶瓷工藝，容易加工成各種形狀，且價(jià)格便宜；
③居里溫度附近的磁化率溫度系數(shù)大，可獲得準(zhǔn)確的動(dòng)作；
④可通過調(diào)整配方，獲得任意居里溫度。
利用磁性瓷材料的上述性質(zhì)可構(gòu)成熱反應(yīng)器開關(guān)，它由感溫鐵氧體和磁鐵組成，并由溫度控制導(dǎo)向開關(guān)。這種熱反應(yīng)器開關(guān)可用作電爐、干燥器、電子爐的溫度控制，以及防止過冷、過熱和報(bào)知火災(zāi)的溫度監(jiān)視。
穩(wěn)定的氧化鋯除用作前述的氧敏元件外，還可用作高溫?zé)崦粼?。用氧化鋯?gòu)成濃差電池，其兩端在600℃以上產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，若預(yù)先使兩端的氧分壓固定，則根據(jù)所測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)，由能斯脫公式可求出溫度。這種氧化鋯的抗熱性能好，其電動(dòng)勢(shì)跟溫度成正比，故可用它制作溫度測(cè)量和控制用的高溫?zé)崦粼?/p>
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