傳感器材料精品課件

1、傳感器材料第1頁，共30頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)39分，星期日2.1 電學(xué)功能材料 材料按照其導(dǎo)電性可分為：導(dǎo)體絕緣體介于二者之間的半導(dǎo)體。 第2頁，共30頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)39分，星期日2.1.1 導(dǎo)電材料 導(dǎo)電材料按導(dǎo)電機(jī)理可分為電子導(dǎo)電材料和離子導(dǎo)電材料兩大類 金屬材料，引線鍵合工藝中所用導(dǎo)電絲主要有金絲、銅絲和鋁絲。通用高分子材料與各種導(dǎo)電性物質(zhì),如金屬粉、炭黑等通過填充復(fù)合、表面復(fù)合等方式可以制成:導(dǎo)電塑料、導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電纖維織物、導(dǎo)電涂料、導(dǎo)電膠粘劑及透明導(dǎo)電薄膜等。 第3頁，共30頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)39分，星期日2.1.2 絕緣材料 介電

2、材料又叫電介質(zhì)，是以電極化為特征的材料。 具有壓電效應(yīng)的材料叫做壓電材料，通過壓電材料可以將機(jī)械能和電能相互轉(zhuǎn)換。鐵電材料是一種特殊的介電材料，即具有電疇和電滯回線，通常稱為鐵電體。第4頁，共30頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)39分，星期日2.1.3 半導(dǎo)體材料 硅(Si)是當(dāng)前微電子技術(shù)的基礎(chǔ)材料，預(yù)計(jì)其統(tǒng)治地位至少到21世紀(jì)中葉都不會改變。 一維量子線、零維量子點(diǎn)材料是一種人工構(gòu)造(通過能帶工程實(shí)施)的新型半導(dǎo)體材料，是新一代量子器件的基礎(chǔ)。 半導(dǎo)瓷的半導(dǎo)化機(jī)理，在于陶瓷材料成分中化學(xué)計(jì)量比的偏離或雜質(zhì)缺陷對晶粒的影響，以及施主和受主在晶界形成的界面勢壘。熱敏電阻可分為正溫度系數(shù)(PT

3、C)和負(fù)溫度系數(shù)(NTC)兩大類。 氧化鋅晶體具有纖鋅礦結(jié)構(gòu)。室溫下滿足化學(xué)計(jì)量比的純凈氧化鋅應(yīng)是絕緣體，但由于本征缺陷的存在，使之具有n型電導(dǎo)，而攙雜使電導(dǎo)率產(chǎn)生巨大變化 。第5頁，共30頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)39分，星期日2.2 磁學(xué)功能材料 主要有磁性材料、有機(jī)磁體和磁電材料。第6頁，共30頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)39分，星期日2.2.1 磁性材料 磁性材料是指常溫下表現(xiàn)為強(qiáng)磁性的亞鐵磁性和鐵磁性材料。按其不同特點(diǎn)又可分為軟磁（如矽鋼片）、硬磁（磁鐵）、鐵氧體（高頻磁芯）等材料。 第7頁，共30頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)39分，星期日2.2.2 有機(jī)磁體 有

4、機(jī)磁性化合物主要可以分為復(fù)合型和結(jié)構(gòu)型兩大類： 復(fù)合型有機(jī)磁性化合物主要是以有機(jī)化合物(主要是指高分子樹脂)為基體，加入各種磁粉經(jīng)混合成形而制得的具有磁性的復(fù)合體系。 結(jié)構(gòu)型的有機(jī)磁性化合物，目前大多數(shù)只在低溫下才具有鐵磁性，現(xiàn)在尚處于研究階段，理論基礎(chǔ)也還沒有完善。 第8頁，共30頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)39分，星期日2.2.3 磁電材料材料在外加磁場作用下產(chǎn)生自發(fā)極化或者在外加電場作用下感生磁化強(qiáng)度的效應(yīng)稱為磁電效應(yīng)，具有磁電效應(yīng)的材料稱為磁電材料。 從磁電效應(yīng)定義可知：磁電材料能夠直接將磁場轉(zhuǎn)換成電場，也可以把電場直接轉(zhuǎn)換為磁場。 第9頁，共30頁，2022年，5月20日，16

5、點(diǎn)39分，星期日2.3 光學(xué)功能材料 所謂光功能材料就是指在外場如力、聲、熱、電、磁、光等場的作用下，其光學(xué)性質(zhì)會發(fā)生改變的材料。主要包括磁光、聲光、電光、壓光及激光材料。 第10頁，共30頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)39分，星期日2.3.1 透光和導(dǎo)光材料 透光材料包括透可見光（波長0.390.76m）、紅外光（波長11000m）和紫外光（波長0.010.4m）的材料。光纖材料，又稱為光波導(dǎo)纖維材料。按傳輸模式不同，可分為單模光纖和多模光纖。按光纖材料的組分可分為石英光纖、多組分氧化物玻璃光纖、非氧化物玻璃光纖、晶體光纖和高聚物光纖。 第11頁，共30頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)

6、39分，星期日2.3.2 發(fā)光材料 發(fā)光材料品種很多，按激發(fā)方式發(fā)光材料可以分為：光致發(fā)光材料。電致發(fā)光材料。陰極射線致發(fā)光材料。熱致發(fā)光材料。等離子發(fā)光材料。有機(jī)發(fā)光材料 。第12頁，共30頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)39分，星期日2.3.3 激光材料 激光材料包括激光工質(zhì)材料、激光調(diào)Q材料、激光調(diào)頻材料和激光偏轉(zhuǎn)材料。 第13頁，共30頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)39分，星期日2.3.4 光調(diào)制用材料 按照控制光束的不同作用機(jī)理，光調(diào)制用材料又可分為電光材料、磁光材料和聲光材料三種。 電光效應(yīng)是在外加電場作用下，物體的光學(xué)性質(zhì)所發(fā)生的各種變化的統(tǒng)稱。在磁場的作用下，物質(zhì)的電磁特

7、性(如磁導(dǎo)率、磁化強(qiáng)度、磁疇結(jié)構(gòu)等)會發(fā)生變化，使光波在其內(nèi)部的傳輸特性(如偏振狀態(tài)、光強(qiáng)、相位、傳輸方向等)也隨之發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為磁光效應(yīng)。 超聲波在透明媒質(zhì)中傳播時，媒質(zhì)折射率發(fā)生空間周期性變化，使通過媒質(zhì)的光線發(fā)生改變的現(xiàn)象，稱為聲光效應(yīng)。 第14頁，共30頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)39分，星期日圖2-1 法拉第效應(yīng)示意圖第15頁，共30頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)39分，星期日圖2-2 克爾效應(yīng)示意圖第16頁，共30頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)39分，星期日2.3.5 光電材料 光電材料是能把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊活惸芰哭D(zhuǎn)換功能材料，如光電子發(fā)射材料（電視攝像管、光電

8、倍增管）、光電導(dǎo)材料（如光敏電阻、光敏二極管和光敏三極管）和光電動勢材料（太陽能電池）。 第17頁，共30頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)39分，星期日2.4 熱功能材料 熱功能材料有熱電材料，磁熱材料和高溫材料等。 第18頁，共30頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)39分，星期日2.4.1 熱電材料 所謂熱電材料就是一種將熱能和電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換的功能材料，如溫差電動勢材料（如熱電偶）、熱電導(dǎo)材料（如熱敏電阻）和熱釋電材料（如紅外與熱成像探測器）。熱電效應(yīng)是Seebeck效應(yīng)、Peltier效應(yīng)以及Thompson效應(yīng)的總稱，這三個效應(yīng)不是獨(dú)立的，三者可以通過Kelvin關(guān)系式聯(lián)系在一起。 具有

9、自發(fā)極化的晶體，由于在晶體發(fā)生溫度變化時，產(chǎn)生熱釋電效應(yīng)，因而稱為熱釋電晶體。 第19頁，共30頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)39分，星期日2.4.2 磁熱材料 磁熱作用（Magnetocaloric Effect，MCE）于1881年被發(fā)現(xiàn)，它是磁性材料在交變的磁場下溫度變化的一種物理現(xiàn)象。 第20頁，共30頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)39分，星期日2.4.3 高溫材料 耐火材料是指耐火度大于1580的無機(jī)非金屬材料。它是所有高溫裝置所必需的重要基礎(chǔ)材料。 國內(nèi)中溫應(yīng)變片多采用康銅；350范圍多用卡碼應(yīng)變電阻合金；550用Fe-Cr-Al高溫應(yīng)變電阻合金；750以上用Fe-Cr-A

10、l和鉑鎢高溫應(yīng)變電阻合金。 第21頁，共30頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)39分，星期日2.5 生物體功能材料 自然界存在許多具有優(yōu)良力學(xué)性質(zhì)的生物自然復(fù)合材料，如木、竹、軟體動物的殼及動物的骨、肌腱、韌帶、軟骨等。 第22頁，共30頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)39分，星期日2.5.1 生物材料 生物材料必須具備以下幾方面條件：第一是生物相容性；第二是生物適應(yīng)性和良好的化學(xué)穩(wěn)定性；第三是良好的物理性能。 根據(jù)材料屬性，生物材料又可以分為以下五類：生物醫(yī)用金屬材料、生物醫(yī)用高分子材料 、生物醫(yī)用無機(jī)非金屬材料或稱生物陶瓷 、生物醫(yī)用復(fù)合材料和生物衍生材料 。第23頁，共30頁，2022

11、年，5月20日，16點(diǎn)39分，星期日2.5.2 仿生材料 幾十億年的進(jìn)化歷程使得自然界生物體某些部位巧奪天工，具有特殊性質(zhì)，給人研究仿生材料以啟迪。把仿生技術(shù)用到材料設(shè)計(jì)、制造中以便獲得接近或超過生物材料優(yōu)異性能的新材料，或用天然生物合成的方法獲得所需材料。第24頁，共30頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)39分，星期日圖2-3 雞蛋殼截面結(jié)構(gòu)示意圖第25頁，共30頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)39分，星期日2.6 特殊功能材料 正在發(fā)展中的具有特殊性能或特殊用途的一類功能材料，如復(fù)合功能材料 、納米材料 、隱身材料、機(jī)敏材料和智能材料 。 第26頁，共30頁，2022年，5月20日，16

12、點(diǎn)39分，星期日2.6.1 復(fù)合功能材料 復(fù)合功能材料包括金屬系復(fù)合功能材料、陶瓷系復(fù)合材料、高分子系復(fù)合功能材料以及金屬與高分子、金屬與陶瓷、陶瓷與高分子材料間的復(fù)合。 第27頁，共30頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)39分，星期日2.6.2 納米材料 納米材料泛指粒徑在1100nm范圍內(nèi)的納米粉末以及納米多孔材料和納米致密材料,種類包括金屬、氧化物、無機(jī)化合物和有機(jī)化合物等。 納米材料的電學(xué)性能及應(yīng)用；納米材料的光學(xué)性能及應(yīng)用；納米材料的光電性能及應(yīng)用。第28頁，共30頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)39分，星期日2.6.3 隱身材料 微波隱身材料、可見光隱身材料、紅外隱身材料、激光隱身材料、聲隱身材料和多功能隱身材料。 導(dǎo)電聚合物作為新型的吸波材料倍受世界各國重視，國際上對導(dǎo)電聚合物雷達(dá)吸波材料的研究不僅已成為導(dǎo)電聚合物領(lǐng)域的一個新熱點(diǎn)，而且是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電聚合物技術(shù)實(shí)用化的突破口。 第29