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1、16.压敏半导体陶瓷压敏半导体陶瓷一般电阻器的电阻值可以认为是一个恒一般电阻器的电阻值可以认为是一个恒定值，即流过它的电流与施加电压成线性关定值，即流过它的电流与施加电压成线性关系。系。压敏陶瓷是指压敏陶瓷是指电阻值随着外加电压变化电阻值随着外加电压变化有一显著的非线性变化的半导体陶瓷有一显著的非线性变化的半导体陶瓷，用这，用这种材料制成的电阻称为种材料制成的电阻称为压敏电阻器压敏电阻器。2制造制造压敏陶瓷的材料压敏陶瓷的材料有有SiC、ZnO、BaTiO3、Fe2O3、SnO2、SrTiO3等。等。其中其中BaTiO3、Fe2O3利用的是利用的是电极与电极与烧结体界面的非欧姆特性烧结体界面的
2、非欧姆特性，而，而SiC、ZnO、SrTiO3利用的是利用的是晶界非欧姆特性晶界非欧姆特性。目前，应用最广、性能最好的是目前，应用最广、性能最好的是氧化氧化锌压敏半导体陶瓷锌压敏半导体陶瓷。3压敏陶瓷的基本特性压敏陶瓷的基本特性压压敏敏电电阻阻陶陶瓷瓷具具有有非非线线性性伏伏-安安特特性性，对电压变化非常敏感。对电压变化非常敏感。在在某某一一临临界界电电压压以以下下，压压敏敏电电阻阻陶陶瓷瓷电电阻阻值值非非常常高高，几几乎乎没没有有电电流流；但但当当超超过过这这一一临临界界电电压压时时，电电阻阻将将急急剧剧变变化化，并并且且有有电电流流通通过过。随随着着电电压压的的少少许许增增加加，电电流流会
3、会很很快快增增大。大。压压敏敏电电阻阻陶陶瓷瓷的的这这种种电电流流-电电压压特特性性曲曲线线如图所示。如图所示。41.齐钠二极管；齐钠二极管；2.SiC压敏电阻；压敏电阻；3.ZnO压敏电阻；压敏电阻；4.线性电阻；线性电阻；5.ZnO压敏电阻。压敏电阻。压敏电阻的压敏电阻的I-U特性曲线特性曲线5由图可见，压敏电阻陶瓷的由图可见，压敏电阻陶瓷的I-U特性不特性不是一条直线是一条直线，其电阻值，其电阻值在一定电流范围内在一定电流范围内呈非线性变化。呈非线性变化。因此，因此，压敏电阻压敏电阻又称又称非线性电阻非线性电阻，用，用这种陶瓷制造的器件叫这种陶瓷制造的器件叫非线性电阻器非线性电阻器。6氧
4、化锌压敏陶瓷氧化锌压敏陶瓷ZnO系压敏电阻陶瓷是压敏电阻陶瓷中系压敏电阻陶瓷是压敏电阻陶瓷中性性能最优的一种材料能最优的一种材料。成分是成分是ZnO，并添加并添加Bi2O3、CoO、MnO、Cr2O3、Sb2O3、TiO2、SiO2、PbO等等氧化物氧化物经改性烧结经改性烧结而成。而成。7氧化锌压敏电阻的应用氧化锌压敏电阻的应用ZnO压敏电阻器的应用很广，可归结压敏电阻器的应用很广，可归结为如下两方面：为如下两方面：过压保护过压保护稳定电压稳定电压8过压保护过压保护各种大型整流设备、大型电磁铁、大型各种大型整流设备、大型电磁铁、大型电机、通讯电路、民用设备电机、通讯电路、民用设备在开关时在开关
5、时，会引会引起很高的过电压起很高的过电压，需要进行保护，以延长使，需要进行保护，以延长使用寿命。故在电路中接入用寿命。故在电路中接入压敏电阻压敏电阻可以抑制可以抑制过电压。过电压。此外，此外，压敏电阻压敏电阻还可作还可作晶体管保护晶体管保护、变变压器次级电路的半导体器件的保护压器次级电路的半导体器件的保护以及以及大气大气过电压保护过电压保护等。等。9稳定电压稳定电压由于由于氧化锌压敏电阻氧化锌压敏电阻具有具有优异的非线性优异的非线性和短的响应时间，且温度系数小、压敏电压和短的响应时间，且温度系数小、压敏电压的稳定度高的稳定度高，故，故在稳压方面在稳压方面得以应用。得以应用。压敏电阻器压敏电阻器
6、可用于彩色电视接收机、卫可用于彩色电视接收机、卫星地面站星地面站彩色监视器彩色监视器及电子计算机末端及电子计算机末端数字数字显示装置中显示装置中稳定显像管阳极高压，以提高图稳定显像管阳极高压，以提高图像质量等。像质量等。107.光敏半导体陶瓷光敏半导体陶瓷光敏陶瓷也称光敏陶瓷也称光敏电阻瓷光敏电阻瓷，属，属半导体陶半导体陶瓷瓷。由于材料的由于材料的电特性电特性不同以及不同以及光子能量光子能量的差异，它的差异，它在光的照射下在光的照射下吸收光能，产生吸收光能，产生不同的光电效应：不同的光电效应：光电导效应光电导效应和和光生伏特光生伏特效应效应。11利用利用光电导效应光电导效应来制造来制造光敏电阻
7、光敏电阻，可，可用于各种用于各种自动控制系统自动控制系统；利用利用光生伏特效应光生伏特效应则可制造则可制造光电池光电池或或称太阳能电池，为人类提供了新能源。称太阳能电池，为人类提供了新能源。12光电导效应光电导效应当光线照射到半导体时，当光线照射到半导体时，在光子作在光子作用下用下产生的产生的光生载流子光生载流子使电导增加的现使电导增加的现象，称为象，称为光电导效应光电导效应。13光生伏特效应光生伏特效应当光线照射到当光线照射到半导体的半导体的半导体的半导体的p-np-n结结结结上时，上时，如果光子能如果光子能量足够大量足够大，h Eg，就就在在p-n结附近结附近激发出激发出电子电子电子电子-
8、空穴对空穴对空穴对空穴对。在自建电场的作用下，在自建电场的作用下，n区的区的光生空穴光生空穴光生空穴光生空穴被拉向被拉向p区，区，p区的区的光生电子光生电子光生电子光生电子被拉向被拉向n区，结果区，结果n区积累了负区积累了负电荷，电荷，p区积累了正电荷，产生区积累了正电荷，产生光生电动势光生电动势光生电动势光生电动势。若若将外电路接通将外电路接通，就有电流由，就有电流由p区流经外电路区流经外电路至至n区，这种效应称为区，这种效应称为光生伏特效应光生伏特效应光生伏特效应光生伏特效应。14光电二极管光电二极管、太阳能电池太阳能电池和和光电晶体管光电晶体管就是利就是利用用光生伏特效应光生伏特效应光生
9、伏特效应光生伏特效应制成的制成的光电转换元件光电转换元件。通常通常不同的材料不同的材料具有不同的具有不同的光敏光区光敏光区光敏光区光敏光区，并，并在某在某一波长一波长有最大的灵敏度。有最大的灵敏度。在在可见光区可见光区可见光区可见光区(0.40.76 m)最适用的光敏材料最适用的光敏材料为为CdS和和CdSe；而在而在近红外区近红外区近红外区近红外区(0.763 m)最适用最适用的光敏材料为的光敏材料为PbS。目前，常用于制造光敏电阻的光敏材料有目前，常用于制造光敏电阻的光敏材料有CdS、CdSe和和PbS。15（3）光敏电阻瓷的应用光敏电阻瓷的应用太阳能电池太阳能电池是利用是利用光生伏特效应
10、光生伏特效应将太阳能将太阳能转换为电能的器件。转换为电能的器件。虽然能量虽然能量h Eg的光子均可产生激发，的光子均可产生激发，但只有能量相当于但只有能量相当于Eg的部分才能转变为电能的部分才能转变为电能。光子吸收材料的禁带在附近时，光子激发利光子吸收材料的禁带在附近时，光子激发利用率最高。用率最高。16太阳能电池的转换率太阳能电池的转换率不仅受不仅受光子激发利光子激发利用率用率的限制，还受其他因素的影响。的限制，还受其他因素的影响。一般太阳能电池目前的转换率大都在一般太阳能电池目前的转换率大都在10以下。以下。17综合考虑综合考虑影响转换效率的因素影响转换效率的因素，光子光子吸收材料的禁带宽度吸收材料的禁带宽度eV较合适，因此，较合适，因此，Si、Cu2S、GaAs、CdTe等均可用作太阳能电等均可用作太阳能电池材料。池材料。Cu2S、CdTe常用作常用作陶瓷太阳能电池陶瓷太阳能电池的的光子吸收材料光子吸收材料，制成，制成Cu2S-CdS电池与电池与CdTe-CdS电池。电池。