Z-元件特性.
ZnO压敏电阻基本特性微观结构
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ＺｎＯ压敏电阻的基本特性与微观结构Basic characteristic and microstructure of ZnO varistors季幼章中国科学院等离子体物理研究所合肥２３００３１摘要： ZnO 压敏电阻是一种电阻值对外加电压敏感的半导体敏感元件，主要功能是辨别和限制瞬态过电压，反复使用不损坏。
ZnO 压敏电阻的基本特性包括电学特性、物理特性和化学特性。
微观结构是体现这些性质的媒介，是 ZnO 压敏电阻的基础。
关键词：ZnO 压敏电阻；电学性质；物理特性；化学特性；微观结构１引言ＺｎＯ压敏电阻是半导体电子陶瓷器件，主要功能是识别和限制瞬态过电压，反复使用而不损坏。
它的电流（Ｉ）—电压（Ｕ）特性是非线性的，与稳压二极管相似。
但与二极管不同，压敏电阻能限制的过电压在两个极性上相等，于是呈现的Ｉ－Ｕ特性很象两个背对背的二极管。
压敏电阻能用于交流和直流电场，电压范围从几伏到几千伏，电流范围从毫安到几千安。
压敏电阻还附加有高能量吸收能力的特性，范围从几焦耳到几千焦耳。
它的通用性使得压敏电阻在半导体工业和电力工业都有应用。
ＺｎＯ压敏电阻是用半导体ＺｎＯ粉末和其它氧化物粉末如：Ｂｉ、Ｓｂ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｓｉ等经过混合、压型和烧结工艺而制成。
得到的产品是具有晶界特性的多晶陶瓷，这一边界特性决定了压敏电阻的非线性Ｉ－Ｕ特性。
ＺｎＯ压敏电阻的基本特性包括电学特性、物理特性和化学特性。
微观结构是体现这些性质的媒介，是ＺｎＯ压敏电阻的基础。
敏电阻的作用接近于绝缘体，此后它的作用相当于导体。
对设计者关注的电学特性，是它在导电过程的非线或非欧姆特性，以及它作为电阻时，正常工作电压下的低泄漏电流（功率损耗）。
这些特性能够用曲线的三段重要区域来说明。
图１在宽电流密度和电场范围上的典型Ｉ－Ｕ曲线2.1.1 小电流线性区２ＺｎＯ压敏电阻的基本特性2.1 ZnO 压敏电阻的电性质ＺｎＯ压敏电阻最重要的性质是它的非线性Ｉ－Ｕ特性，如图１所示。
电感介绍
磁性電感元件分類 — 軟磁鐵芯
磁性電感元件分類 — 軟磁鐵芯
磁性電感元件分類 — 開磁路與閉磁路
繞線電感
積層晶片電感
繞線 磁束迴路 Æ EMI
磁性電感元件分類 — MLCI
• Multilayer Chip Inductor
• CL0402, 0603, 0805 1206, 1210
• Multilayer Ceramic Chip Inductor
電感元件電特性需求 — Q vs. 頻率
Q
Inductance
160 140 120 100 80 60 40 20
0 1000000
10000000
Q Ls
100000000
1.50E-06 1.00E-06 5.00E-07 0.00E+00 -5.00E-07 -1.00E-06 -1.50E-06 1000000000
電感元件與展望
劉 研發中心 奇力新電子股份有限公司
大綱
1. 電感元件原理 2. 磁性鐵電(Ferrite)材料 3. 磁性電感元件分類 4. 電感元件規格 5. 電感元件發展趨勢
1. 電感元件原理
電感元件原理
• 電感為儲能元件，以磁場形式儲存能量 • 空心線圈內插入鐵磁性材料(Ferrite)
• SCDS, SCD, SDT, SSL, NL, ……
3. 訊號型繞線電感 (HF Wire Wound Inductor)
• LCN0402, 0603, 1008, …, Air-Coil
4. 積層晶片型電感 (Multilayer Chip Inductor, CL) 5. 積層晶片型高頻電感 (High Frequency Ceramic Chip Inductor)
Z-半导体敏感元件原理与应用
当光照为 Ｌ 时 ，伏安特 陛上移 ，工作点 由 ２ Ｑ１ 移至 Ｑ （ ｚ ， ２ ， ２ｖ ２Ｉ ）输出电压为 ｖ ２则 ： Ｚ ｏ，
ｖＯ２ Ｅ－ ２ Ｅ Ｉ ２ＲＬ ＝ ＶＺ ＝ — Ｚ
反 向光电压灵敏度用 ｓ （ ／Ｏ ｌ表示： ＲｍＶ１０ｘ １
Ａ ，一
一 一 百 百
（ ３ ）
２ ． ２光敏 ｚ元件的伏安特陛曲线 ＿ 图 １ｄ 为光敏Ｚ 元件的的伏安特 陛曲线。 （） — 在 第一象限， Ｐ段 Ｍ１ Ｏ 区为高阻区 （ 几十千欧～ 几百 千欧） ｆ Ｍ２区为负阻区， 。ｐ段 ｆ ｍ段 Ｍ３区为低阻 区（ 几十千欧～ 几百千欧 ） 。其中 Ｖ ｈ叫阈值 电压 ， ｔ 表示在 Ｔ ） ｚ 元件两端电压的最大值。 ｈ （时 ＿ ℃ Ｉ 叫阈 ｔ 值 电流， ｚ 元件与 Ｖｈ 是 — ｔ对应的电流。Ｖ 叫导通 ｆ 电压， Ｍ３区电压的最小值。ｆ 是 Ｉ叫导通电流 ， 是对 应 ｖ 的电流， ｆ 也是 Ｍ３区电流的最小值。 在第三象 限为反向杼 陛， 反向电流 Ｉ Ｒ是在无光照时反向电 压Ｖ Ｒ为 ２ Ｖ时测量的， ５ 其值（ 微安级） 很小。 ３光敏 ｚ元件的光敏特陛 ＿ ３ ． 光 照时光 敏 ｚ 元件 正 、反 向伏安特 陛 １无 — 的测量 用遮光罩把光敏 ｚ 元件罩上 ， 一 即在无光照的 情况下， 利用 图 １１ （特性测量电路测量其正 、 ｃ 反向 伏安特陛， 测量电路与方法与温敏 元件相同。 ３ ． ２光敏 Ｚ 元件正向光敏｝ — 辛胜 把 ｚ 元件接在正向特陛测量 电路上 ，－ — ｚ 元件 放置在可变照度的光场中。 测量时照度由小到大 ， 每次递增 ｌ０ｘ用数字照度计校准 ， Ｏ １， 然后测量 ｚ 一 元件的正向特 陛， 记录不同照度时的 Ｖｈｈ 、ｆ。 ｔ、ｈＶ 从测试可知 ， 光敏 ｚ 元件的阈值点 Ｐ ｈ ｔ 一 ｔ，￣随着 Ｉ 照度的增加 ， 一直向左偏上方向移动如图 ２ａ，ｔ （ Ｖｈ １ 随光照增加而增大， ｆ Ｖ 变化较小。 ｔ、ｈ与照度 Ｌ Ｖｈｈ
高等电力网络分析第一章
现代电力系统分析主讲：刘道兵
授课要求
•教学目标：
介绍电力系统计算机分析的基本原理和方法，侧重基础性和共性的内容
•课时：32学时
•授课方式；讲授为主
•考核方式：考试
•成绩评定：卷面成绩（70%）+平时成绩（30%）
•选用教材：
–1.高等电力网络分析，张伯明，清华大学出版社；
–2.现代电力系统分析，王锡帆，科学出版社；
第一章
形成网络方程的系统化方法作业：1－1，1－4，1－5，1－6
几个基本关系
连通图G：
N+1个节点——1个参考节点，N个独立节点；
b条支路；
•独立节点数＝树支数＝基本割集数＝秩＝N •基本回路数＝连支数＝ b -N = L
（2）关联矩阵和关联矢量
网络的拓扑特性可以用表（矩阵）表示
(1)N b
A +× ¾
共有N +1个节点，b 条支路，取一个节点为参考节点。
节点-支路关联矩阵
每条支路对应的关联矢量都形如
11⎡⎤
⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥−⎢⎥⎢⎥⎣⎦
1
()b
T k k k k k k T
k k k
I y y ====∑∑∑M M M M M b
N k=1b
k=1
I V
V
=YV []111
1i i k k i k j j k
k
j I V y y V y I V y y V ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡
⎤⎡⎤
⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥−⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥=−=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥−−⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦
⎣⎦⎣
⎦⎣⎦
节点网络方程的另这一种形式。
电力系统各元件的特性参数和等值电路
第二章 电力系统各元件的特性参数和等值电路 主要内容提示：本章主要内容包括：电力系统各主要元件的参数和等值电路，以及电力系统的等值网络。
§2-1电力系统各主要元件的参数和等值电路一、发电机的参数和等值电路一般情况下，发电机厂家提供参数为：N S 、N P 、N ϕcos 、N U 及电抗百分值G X %，由此，便可确定发电机的电抗G X 。
按百分值定义有100100%2⨯=⨯=*NNGG G U S X X X 因此 NNG G S U X X 2100%⋅= （2—1） 求出电抗以后，就可求电势G E •)(G G G G X I j U E •••+=，并绘制等值电路如图2-1所示。
二、电力线路的参数和等值电路电力线路等值电路的参数有电阻、电抗、电导和电纳。
在同一种材料的导线上，其单位长度的参数是相同的，随导线长度的不同，有不同的电阻、电抗、电导和电纳。
⒈电力线路单位长度的参数电力线路每一相导线单位长度参数的计算公式如下。
⑴电阻：()[]201201-+=t r r α（Ω/km ） （2—2） ⑵电抗：0157.0lg1445.01+=rD x m（Ω/km ） （2—3） 采用分裂导线时，使导线周围的电场和磁场分布发生了变化，等效地增大了导线半径，从而减小了导线电抗。
此时，电抗为nr D x eq m 0157.0lg1445.01+=（Ω/km ） 式中m D ——三相导线的几何均距；（a ） G ·（b ）G ·图2-1 发电机的等值电路（a ）电压源形式 （b ）电流源形式eq r ——分裂导线的等效半径；n ——每相导线的分裂根数。
⑶电纳：6110lg 58.7-⨯=rD b m（S/km ） （2—4）采用分裂导线时，将上式中的r 换为eq r 即可。
⑷电导：32110-⨯=UP g g∆（S/km ） （2—5）式中g g ∆——实测的三相线路的泄漏和电晕消耗的总功率， kW/km ； U ——实测时线路的工作电压。
对几种Z-元件工作原理的分析
Ｓ ＥＮ ＣＩ ＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮ ＯＬ０ＧＹ Ｉ ０Ｒ ＮＦ ＭＡＴ１ ０Ｎ
工 程 技 术
对几种 Ｚ 一元件 工作原理的分析
张细丽 （ 福建省泉州市技工学校 ３２０ ） ６ ０ ０ 摘 要 ：Ｚ一元件具有进一 步的开发潜 力，扩 充其特性和应 用可形成一些新 型电子器件 。本 文重点介绍光敏 Ｚ一元 件、磁敏 Ｚ 一元 件的特性 、力敏 Ｚ 一元件 ，Ｖ／ Ｆ转换 器的工作原理 、典 型应 用电路、设计 方法等问题 。 关健 词 ：ｚ 一元件 光敏 ｚ 一元件 磁敏 ｚ 一元件 力敏 ｚ 一元件 Ｖ Ｆ转换器 传感 器 ／ 中图分类号 ：Ｖ２ ３ ７ ４ 文献标 识码 ：Ａ ３ ．＋ １ Ｚ 一半导体 敏感元件 （ 简称 Ｚ一元件 ） 性能奇特 ，应用 电路 为几 微安 至 几十微 安 。 简单 而且规 范 ，使 用组态 灵活 ，应用 开发潜 力大 。它包 括 Ｚ一 光敏 Ｚ 一元 件反向光敏特性 ：把 Ｚ 一元件连接在反向特性测 元 件在 内仅 用两 个 元 器件 ，就 可构 成 电路 最 简单 的三 端传 感 量 电路 中，并把 Ｚ 一元件置于可变光场 中。改变光场照度 ，用数 器 ，实 现 多种 用途 。特 别是 其 中的 三端 数 字传 感 器 ， 已引起 字 照度计校准 ，测量其反向特 性 ， 即反 向电压 ＶＲ与反 向电流 Ｉ Ｒ 许 多 用 户的 关 注 。 的关 系。可以看出其反向电阻随 照度增加而减小 ，反 向电流随光 Ｚ一元 件现 有温 ．光 ．磁 ，以 及正在开 发 中的力敏 四个 品 照 增 强 而 变 大 。 种 ，都 能以 不 同的 电路 组态 ，分 别输 出开 关 、模 拟或 脉 冲频 １２ 光 敏 Ｚ ． 一元 件 的 应 用 电路 率 信号 ，相 应构 成 不 同品种 的 三端 传感 器。其 中光 、磁或 力 光敏 Ｚ一元件有与温敏 Ｚ一元 件相似的正 、反向伏安特性 ， 敏 Ｚ一元 件几个品种 ，其可供 开发的扩 展空 间将 十分可观 。 为 温敏 Ｚ 一元 件的应用电路 ，在理论 上都适用于光敏 Ｚ 一元件 。考 了拓宽 Ｚ 一元 件的应 用领域 ，很有从深度上和广度上进一步研究 虑 到光敏 Ｚ 元件的 Ｖｔ 一 ｈ、Ｉｈ、Ｉ 有一定 的温漂 ，因此在光 ｔ Ｒ 的价 值 。 开 关 电路 中，应 当有 抗温 度干扰 的余量 ，在 模拟应 用 电路 中， 光敏 Ｚ 一元 件是 Ｚ 一半导体敏感元 件产品系列中重要品种之 应 采用具 有抗 温漂 自动补偿 电路 。 它具 有与 温敏 Ｚ一元 件相 似的伏安 特性 ，该 元件也具 有应 用 电路极 其简单 、体 积小 、输 出幅值 大、 灵敏度 高 ．功 耗低 ．
电路 第一章
绪论1. “电路分析”是电类（强电、弱电）专业本科生必修的重要的是电气程专业的主本课程的地位修的一门重要的专业基础课。
是电气工程专业的主干技术基础课程。
通过对本课程的学习，使同学们基本论分析计算电路的掌握电路的基本理论、分析计算电路的基本方法和进行实验的基本技能，为后续课程准备必要的电路知识知识。
前续课程高等数学大学物理等前续课程：高等数学、大学物理等。
后续课程：模拟电子技术、数字电子技术、信号与系统等与系统等。
3.研究的内容●电路理论的研究体系：电路分析(analysis)：在给定的激励(excitation)下，求结构已知的电路的响应(response)。
激励给定响应待求？电路已知re电路综合(synthesis)：在特定的激励下，为了得到预期的响在特定的激励为得到预期的响应而研究如何构成所需的电路。
激励已知目标给定电路未知re●电路分析(analysis)研究内容：以电路模型为基础，编写描述电路的方程式，通过响应的求解、分析，认识已知电路的功能和特性。
根据所分析电路的不同可分为：1、电阻电路分析；2、动态电路分析；动态电路分析3、正弦稳态电路分析4、二端口网络二端口网络（简单电路）5. 教材及主要参考书1.教材：12006［］邱关源，《电路》，高等教育出版社，第五版，2.参考书：［2］汪缉光，刘秀成主编，《电路原理》（第二版），清华大学出版社。
［3］(美)尼尔森.《电路》.北京：电子工业出版社，20086. 具体要求及成绩评定⑴自主学习要求：⑵听课要积极主动⑶课后及时做思考题、作业，有问题及时课后时做考题作有问题时解决认真作业，必须独立完成；必须抄题目、画电路，电路图使用铅笔和尺子，下一节课前必须交上一节课的作业。
20 %平时成绩成绩评定标准：实验成绩期末考试20 %60 %（平时成绩：考勤、作业、课堂练习提问、答疑）第一章电路模型和电路定律第章电路模型和电路定律1.1电路和电路模型.1.2电流和电压的参考方向1.3电功率和能量1.4电路元件141.5电阻元件1.6电压源和电流源161.7受控电源1.8基尔霍夫定律教学目标１．牢固掌握电路模型和理想电路元件的特性。
电容器ESR频率特性
【导读】本文为解说电容器基础的技术专栏。
通过电容器的阻抗大小|Z|和等价串联电阻(ESR)的频率特性进行阐述。
了解电容器的频率特性，可对诸如电源线消除噪音能力和抑制电压波动能力进行判断，可以说是设计回路时不可或缺的重要参数。
对频率特性中的阻抗大小|Z|和ESR进行说明1.电容器的频率特性如假设角频率为ω，电容器的静电容量为C，则理想状态下电容器(图1)的阻抗Z可用公式(1)表示。
图1.理想电容器Xc=1/（ω×C）=1/（2×π×f×C）；Xc--------电容容抗值；欧姆ω---------角频率π---------3.1415926；f---------频率，C---------电容值法拉由公式(1)可看出，阻抗大小|Z|如图2所示，与频率呈反比趋势减少。
由于理想电容器中无损耗，故等价串联电阻(ESR)为零。
图2.理想电容器的频率特性但实际电容器(图3)中除有容量成分Ｃ外，还有因电介质或电极损耗产生的电阻（ESR）及电极或导线产生的寄生电感(ESL)。
因此，|Z|的频率特性如图4所示呈V字型（部分电容器可能会变为U字型）曲线，ESR也显示出与损耗值相应的频率特性。
图3.实际电容器|Z|和ESR变为图4曲线的原因如下：低频率范围：低频率范围的|Z|与理想电容器相同，都与频率呈反比趋势减少。
ESR值也显示出与电介质分极延迟产生的介质损耗相应的特性。
共振点附近：频率升高，则|Z|将受寄生电感或电极的比电阻等产生的ESR影响，偏离理想电容器（红色虚线），显示最小值。
|Z|为最小值时的频率称为自振频率，此时|Z|=ESR。
若大于自振频率，则元件特性由电容器转变为电感，|Z|转而增加。
低于自振频率的范围称作容性领域，反之则称作感性领域。
图4.实际电容器的|Z|/ESR频率特性(例)ESR除了受介电损耗的影响，还受电极自身抵抗行程的损耗影响。
高频范围：共振点以上的高频率范围中的|Z|的特性由寄生电感(L)决定。
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Z-元件特性一、Z-半导体敏感元件Z-元件现有温、光、磁，以及正在开发中的力敏四个品种，都能以不同的电路组态，分别输出开关、模拟或脉冲频率信号，相应构成不同品种的三端传感器。
其中，仅以温敏Z-元件为例，就可以组合出12种电路结构，输出12种波形，实现6种基本应用[3]。
再考虑到其它光、磁或力敏Z-元件几个品种，其可供开发的扩展空间将十分可观。
为了拓宽Z-元件的应用领域，很有从深度上和广度上进一步研究的价值。
二、掺金g-硅新型热敏电阻1．概述用g-硅单晶制造半导体器件是不多见的，特别是用原本制造Z-元件这样的高阻g-硅单晶来制造Z-元件以外的半导体器件，目前尚未见到报导。
Z-元件的特殊性能，主要是由掺金高阻g-硅区﹙也就是n-i区﹚的特性所决定的，对掺金高阻g-硅的性能进行深入地研究希望引起半导体器件工作者的高度重视。
本部分从对掺金g-硅的特性深入研究入手，开发出一种新型的热敏元件，即掺金g-硅热敏电阻。
介绍了该新型热敏电阻的工作原理、技术特性和应用特点。
2．掺金g-硅热敏电阻的工作机理“掺金g-硅热敏电阻”简称掺金硅热敏电阻，它是在深入研究Z-元件微观工作机理的基础上，按新的结构和新的生产工艺设计制造的，在温度检测与控制领域提供了一种新型的温敏元件。
为了熟悉并正确使用这种新型温敏元件，必须首先了解它的工作机理。
Z-元件是其N区被重掺杂补偿的改性PN结，即在高阻硅材料上形成的PN结，又经过重金属补偿，因而它具有特殊的半导体结构和特殊的伏安特性。
图1为Z-元件的正向伏安特性曲线，图2为Z-元件的半导体结构示意图。
由图1可知，Z-元件具有一条“L”型伏安特性[1]，该特性可分成三个工作区：M1高阻区，M2负阻区，M3低阻区。
其中，高阻的M1区对温度具有较高的灵敏度，自然成为研制掺金g-硅热敏电阻的主要着眼点。
从图2可知，Z-元件的结构依次是：金属电极层—P+欧姆接触区—P型扩散区—P-N结结面—低掺杂高补偿N区，即n-.i区—n+欧姆接触区—金层电极层。
可见Z-元件是一种改性PN结，它具有由p+-p-n-.i-n+构成的四层结构，其中核心部位是N 型高阻硅区n-.i，特称为掺金g-硅区。
掺金g-硅区的建立为掺金g-硅热敏电阻奠定了物理基础。
Z-元件在正偏下的导电机理是基于一种“管道击穿”和“管道雪崩击穿”的模型[2]。
Z-元件是一种PN结，对图2所示的Z-元件结构可按P-N结经典理论加以分析，因而在p-n-.i两区中也应存在一个自建电场区。
该电场区因在P区很薄，自建电场区主要体现在n-.i区，且几乎占据了全部n-.i型区，这样宽的电场区其场强是很弱的，使得Z-元件呈现了高阻特性。
如果给Z-元件施加正向偏压，这时因正向偏压的电场方向同Z-元件内部自建电场方向是相反的，很小的正向偏压便抵消了自建电场。
这时按经典的PN结理论分析，本应进入正向导通状态，但由于Z-元件又是一种改性的PN结，其n-.i型区是经重金属掺杂的高补偿区，由于载流子被重金属陷阱所束缚，其电阻值在兆欧量级，其正向电流很小，表现在“L”曲线是线性电阻区即“M1”区。
这时，如果存在温度场，由于热激发的作用使重金属陷阱中释放的载流子不断增加，并参与导电，必然具有较高的温度灵敏度。
在M1区尚末形成导电管道，如果施加的正向偏压过大，将产生“管道击穿”，甚至“管道雪崩击穿”，将破坏了掺金g-硅新型热敏电阻的热阻特性，这是该热敏电阻的特殊问题。
在这一理论模型的指导下，不难想到，如果将Z-元件的n-.i区单独制造出来，肯定是一个高灵敏度的热敏电阻（由于半导体伴生着光效应，当然也是一个光敏感电阻），由此可构造出掺金g-硅新型热敏电阻的基本结构，如图3所示。
由于掺金g-硅新型热敏电阻不存在PN结，其中n-.i层就是掺金g-硅，它并不是Z-元件的n-.i区。
测试结果表明，该结构的电特性就是一个热敏电阻。
该热敏电阻具有NTC 特性，它与现行NTC热敏电阻相比，具有较高的温度灵敏度。
3．掺金g-硅热敏电阻的生产工艺掺金g-硅热敏电阻的生产工艺流程如图4工艺框图所示。
可以看出，该生产工艺过程与Z-元件生产工艺的最大区别，就是不做P区扩散，所以它不是改性PN结，又与现行NTC热敏电阻的生产工艺完全不同，这种掺金g-硅新型热敏电阻使用的特殊材料和特殊工艺决定了它的性能与现行NTC热敏感电阻相比具有很大区别，其性能各有优缺点。
4．掺金g-硅热敏电阻与NTC热敏电阻的性能对比从上述结构模型和工艺过程分析可知，掺金g-硅层是由金扩入而形成的高补偿的N型半导体，不存在PN结的结区。
它的导电机理就是在外电场作用下未被重金属补偿的剩余的施主电子参与导电以及在外部热作用下使金陷阱中的电子又被激活而参与导电，而呈现的电阻特性。
由于原材料是高阻g-硅，原本施主浓度就很低，又被陷阱捕获一些，剩余电子也就很少很少。
参与导电的电子主要是陷阱中被热激活的电子占绝对份额。
也就是说，掺金g-硅热敏电阻在一定的温度下的电阻值，是决定于工艺流程中金扩的浓度。
研制实践中也证明了这一理论分析。
不同的金扩浓度可以得到几千欧姆到几兆欧姆的电阻值。
金扩散成为产品质量与性能控制的关健工序。
我们认为，由于掺金g-硅热敏电阻的导电机理与现行的NTC热敏电阻的导电机理完全不同，所以特性差别很大，也存在各自不同的优缺点。
掺金g-硅热敏电阻的优点是：生产工艺简单，成本低，易于大批量生产，阻值范围宽（从几千欧姆到几兆欧姆），灵敏度高，特别是低于室温的低温区段比NTC热敏电阻要高近一个量级。
其缺点是：一批产品中电阻值的一致性较差、线性度不如NTC，使用电压有阈值限制，超过阈值时会出现负阻。
掺金g-硅新型热敏电阻与NTC热敏电阻的电阻温度灵敏度特性对比如图5所示。
在不同温度下，温度灵敏度的实测值对比如表1所示。
掺金g-硅热敏电阻是一种新型温敏元件。
本文虽作了较详细的工作机理分析，但现在工艺尚未完全成熟，愿与用户合作，共同探讨，通过工艺改进与提高，使这一新型元件早日成熟，推向市场，为用户服务。
表1 不同温度下温度灵敏度实测值对比(kΩ/°C°C0#1#2#3#4#5#6#注6.312.429.828.932.125.735.036.110.7 9.5 21.0 20.5 22.8 17.824.925.6 14.9 74.5 0.7 0.5 0.5 0.5 0.43 0.6 0.6 86.0 0.3 0.2 0.2 0.2 0.2 0.3 0.3注：表1中0#样件为NTC热敏电阻，1#-6#样件为掺金g-硅热敏电阻。
三、力敏Z-元件1．概述“力”参数的检测与控制在国民经济中占有重要地位。
力敏元件及其相应的力传感器可直接测力，通过力也可间接检测许多其它物理参数，如重量，压力、气压、差压、流量、位移、速度、加速度、角位移、角速度、角加速度、扭矩、振动等，在机械制造、机器人、工业控制、农业气象、医疗卫生、工程地质、机电一体化产品以及其它国民经济装备领域中，具有广泛的用途。
在力参数的检测与控制领域中，现行的各种力敏元件或力传感器，包括电阻应变片、扩散硅应变片、扩散硅力传感器等，严格说，应称为模拟力传感器。
它只能输出模拟信号，输出幅值小，灵敏度低是它的严重不足。
这三种力敏元件或力传感器，为了与数字计算机相适应，用户不得不采取附加的数字化方法（即加以放大和A/D转换）才能与数字计算机相连接，使用极其不便，也增加了系统的成本。
Z-元件能以极其简单的电路结构直接输出数字信号，非常适合研制新型数字传感器[1]，其中也包括力数字传感器。
这种力数字传感器输出的数字信号（包括开关信号和脉冲频率信号），不需A/D转换，就可与计算机直接通讯，为传感器进一步智能化和网络化提供了方便。
我们在深入研究Z-元件工作机理的基础上，初步研制成功力敏Z-元件，但目前尚不成熟，欢迎试用与合作开发这一新器件，实现力检测与控制领域的技术创新。
2．力敏Z-元件的伏安特性如前所述，力敏Z-元件也是一种其N区被重掺杂补偿的改性PN结。
力敏Z-元件的半导体结构如图6(a所示。
按本企业标准电路符号如图6(b所示，图中“+”号表示PN结P区，即在正偏使用时接电源正极。
图6(c为正向“L”型伏安特性，与其它Z-元件一样该特性也分成三个工作区：M1高阻区，M2负阻区，M3低阻区。
光耦描述这个特性有四个特征参数：Vth为阈值电压，Ith为阈值电流，Vf为导通电压，If为导通电流。
M1区动态电阻很大，M3区动态电阻很小（近于零），从M1区到M3区的转换时间很短（微秒级）， Z-元件具有两个稳定的工作状态：“高阻态”和“低阻态”，光耦继电器工作的初始状态可按需要设定。
若静态工作点设定在M1区，Z-元件处于稳定的高阻状态，作为开关元件在电路中相当于“阻断”。
若静态工作点设定在M3区，Z-元件将处于稳定的低阻状态，作为开关元件在电路中相当于“导通”。
在正向伏安特性上P点是一个特别值得关注的点，特称为阀值点，其坐标为：P(Vth，Ith。
P点对外部力作用十分敏感，其灵敏度要比伏安特性上其它诸点要高许多。
利用这一性质，可通过力作用，促成工作状态的一次性转换或周而复始地转换，就可分别输出开关信号或脉冲频率信号。
3．力敏Z-元件的电路结构力敏Z-元件的应用电路十分简单，利用其“L”型伏安特性，在力载荷的作用下，很容易获得开关量输出或脉冲频率输出。
力敏Z-元件的基本应用电路如图7所示。
其中，图7(a为开关量输出，图7( b为脉冲频率输出。
其输出波形分别如图8和图9所示。
在图7所示的应用电路中，电路的结构特征是：力敏Z-元件与负载电阻相串联，负载电阻RL用于限制工作电流，并取出输出信号。
Z-元件应用开发的基本工作原理就在于通过半导体结构内部导电管道的力调变效应，使工作电流发生变化，从而改变Z-元件与负载电阻RL之间的压降分配，获得不同波形的输出信号。
（1）力敏Z-元件的开关量输出在图7(a所示的电路中，通过E和RL设定工作点Q，如图6﹙c﹚所示。
若工作点选择在M1区时，力敏Z-元件处于小电流的高阻工作状态，输出电压为低电平。
由于力敏Z-元件的阈值电压Vth对力载荷F具有很高的灵敏度，当力载荷F增加时，阈值点P向左推移，耦合器使Vth减小，当力载荷F增加到某一阈值Fth时，力敏Z-元件上的电压VZ恰好满足状态转换条件[1]，即VZ=Vth，力敏Z-元件将从M1区跳变到M3区，处于大电流的低阻工作状态，光耦输出电压为高电平。
在RL 上可得到从低电平到高电平的上跳变开关量输出，如图8(a所示。
如果在图7(a所示电路中，把力敏Z-元件与负载电阻RL互换位置，则可得到由高电平到低电平的下跳变开关量输出，如图8(b所示。
无论是上跳变或下跳变开关量输出，VO的跳变幅值均可达到电源电压E的40~50%。