半导体陶瓷
(完整word版)半导体陶瓷的研究现状与发展前景
半导体陶瓷的研究现状与发展前景摘要:半导体陶瓷是当今世界迅速发展的一项高新技术领域。
随着电子工业的高速发展, 发展半导体陶瓷正面临着许多急待解决的重要问题。
本文对热敏、气敏、湿敏、压敏、光敏等五类半导体陶瓷的基本原理, 主要陶瓷材料以及优越特性的应用进行了简要叙述, 对半导体陶瓷现状及发展趋势进行了分析探讨, 并针对共性问题提出了某些看法和建议。
关键词:半导体陶瓷; 现状; 发展前景引言:半导体陶瓷是敏感元器件及传感器技术的关键材料, 是当今世界迅速发展的一项高新技术领域, 它与现代信息技术、通讯技术、计算机技术密切相关,它的研究开发乃至生产, 涉及到物理、化学、材料科学与工程等多种学科,因此,半导体陶瓷属技术密集和知识密集型产业。
日本产品在世界市场上占绝对优势地位。
美国, 欧洲也占有相当数量。
相比之下我国半导体陶瓷起步较晚,产品性能、生产水平和国际先进水平相比还有明显差距。
改革开放以来, 随着电子工业的高速发展, 对半导体陶瓷的要求愈来愈高,发展半导体陶瓷正面临着许多急待解决的重要问题, 本文就半导体陶瓷国内外现状及发展趋势进行探讨, 提出一些粗浅的看法进行商榷, 以期推动我国半导体陶瓷产业进一步发展。
1 现状及发展前景半导体陶瓷品种繁多, 具有产业规模生产的主要有: 热敏、气敏、湿敏、压敏及光敏电阻器等。
1. 1 热敏热敏电阻器一般可分为正温度系数( PTC) , 负温度系数(NTC) 和临界温度电阻器(CTR) 三类。
PTC 热敏电阻器以BaTiO3或BaT iO3固溶体为主晶相的半导体陶瓷元件。
在一定的温度范围内,其阻值随温度的增加而增加, 表现出所谓的PTC 效应。
按材料居里点(T c) 可分为低温、高温, 按阻值可分为低阻、高阻, 按使用电压可分为低压、常压和高压, 按曲线陡度可分为缓变型和开关型。
PTC 热敏电阻器的实用化基本上是从20 世纪60 年代开始的, 到70 年代中期得到了很大的发展, 各种不同用途的PTC 热敏电阻元件相继出现。
陶瓷半导体的原理及应用
陶瓷半导体的原理及应用一、引言陶瓷半导体是一种重要的功能材料，具有优异的电子性能和耐高温特性，在众多领域中有广泛的应用。
本文将介绍陶瓷半导体的基本原理以及其在各个领域中的应用。
二、陶瓷半导体的基本原理陶瓷半导体具有电阻率介于导体与绝缘体之间的特性，其导电机理主要是基于电子和空穴的运动。
在陶瓷半导体中，通过外加电压或加热等方式，可以激发电子从价带跃迁到导带，从而形成导电通道。
同时，陶瓷半导体的晶格结构也会对电子的运动产生影响。
三、陶瓷半导体的应用3.1 电子器件领域陶瓷半导体在电子器件领域中有广泛的应用，例如陶瓷半导体电容器、陶瓷半导体电阻器等。
由于陶瓷半导体具有高温稳定性和耐腐蚀性，可以在恶劣环境下长时间工作，因此在航空航天、军事和工业领域中得到广泛应用。
3.2 光电子领域陶瓷半导体在光电子领域中也有重要的应用。
例如，陶瓷半导体材料可以制成高效的光电转换器件，用于太阳能电池和光电传感器等。
陶瓷半导体材料的高温稳定性和耐辐射性使其在航天器和核能领域中有广泛应用。
3.3 医疗领域陶瓷半导体在医疗领域中的应用也越来越广泛。
例如，陶瓷半导体材料可以制成生物传感器，用于检测血糖、血压等生理参数。
此外，陶瓷半导体材料还可以制成人工关节和牙科修复材料，用于骨科和牙科手术。
3.4 环境保护领域陶瓷半导体在环境保护领域中也有重要的应用。
例如，陶瓷半导体材料可以制成高效的气体传感器，用于检测空气中的有害气体。
此外，陶瓷半导体材料还可以制成光催化剂，用于光催化降解有机污染物。
四、结论陶瓷半导体作为一种重要的功能材料，具有优异的电子性能和耐高温特性，在电子器件、光电子、医疗和环境保护等领域中有广泛的应用。
随着科技的不断发展，陶瓷半导体的应用前景将会更加广阔。
我们有理由相信，陶瓷半导体将在未来的科技创新中发挥越来越重要的作用。
半导体陶瓷的热电性能与热电器件应用
半导体陶瓷的热电性能与热电器件应用半导体陶瓷是一类具有半导体特性和陶瓷结构的材料，具有优良的热电性能。
热电性能是指材料在温度差下产生的热电势和电流之间的关系，也称为热电效应。
热电器件是利用热电效应将热能转化为电能或将电能转化为热能的设备。
本文将介绍半导体陶瓷的热电性能以及其在热电器件中的应用。
半导体陶瓷具有良好的热电性能是由于其特殊的电子结构和晶体结构。
在半导体陶瓷中，电子能带结构使得材料中的电子具有特殊的能量分布。
通过加热或施加温度梯度，材料内部会产生电子迁移和扩散，从而产生热电势差和电流。
半导体陶瓷的导电性和隔热性使得其在温度梯度下产生的热电势差较大，因此具有较高的热电转换效率。
半导体陶瓷的热电性能可以通过材料的热电参数来描述。
热电参数是指材料在特定温度下的热电势差和电导率。
热电势差是指单位温度差下的电势差，通常用热电势系数（也称为Seebeck系数）来表示。
电导率是指材料中的电流密度和电场强度之间的关系，它决定了材料对电流的导电能力。
热电参数的大小往往决定了半导体陶瓷的热电转换效率。
目前，人们通过合适的掺杂和制备工艺来改善材料的热电参数，以提高热电器件的效率。
半导体陶瓷的热电器件广泛应用于能量转换和热管理领域。
在能量转换方面，半导体陶瓷可以将废热转化为电能。
废热是指在工业生产、汽车运作和电子设备使用过程中产生的热能，如果不进行有效的回收利用，将会造成能源的浪费和环境的污染。
通过将半导体陶瓷制成热电器件，可以将废热中的热能转化为电能，从而提高能源利用效率。
热电汽车座椅、热电功率发生器和热电太阳能装置等都是典型的利用半导体陶瓷热电器件进行能量转换的应用。
在热管理领域，半导体陶瓷的热电器件可以实现热能的调控和传输。
随着电子器件的迅速发展，电子器件的紧凑化和集成化导致高功率器件的热问题日益突出。
半导体陶瓷热电器件可以通过调控温度梯度实现对热的引导和散热，从而实现对电子器件的热管理。
热电散热片、热通道结构和热电冷却模块都是利用半导体陶瓷热电器件进行热管理的典型应用。
半导体精密陶瓷材料-概述说明以及解释
半导体精密陶瓷材料-概述说明以及解释1.引言1.1 概述半导体精密陶瓷材料是一种关键的材料，具有优异的电性能、热性能和化学稳定性。
随着半导体行业的发展，对于高性能、高可靠性的材料需求越来越迫切，半导体精密陶瓷材料因其独特的性能被广泛应用于半导体制造领域。
本文将介绍半导体材料的特点及精密陶瓷的应用领域，重点讨论半导体精密陶瓷材料的制备方法。
最后，文章将总结半导体精密陶瓷材料在半导体行业中的重要性，展望其未来发展方向。
通过本文的阐述，读者将能够深入了解半导体精密陶瓷材料的现状和未来发展趋势。
1.2 文章结构:本文将首先介绍半导体材料的特点，包括其在电子行业中的重要性和特殊性。
接着将探讨精密陶瓷在各个应用领域中的作用，重点分析其在半导体行业中的应用。
最后，将详细介绍半导体精密陶瓷材料的制备方法，包括制备工艺和技术要点。
通过本文的阐述，读者将能够更深入地了解半导体精密陶瓷材料在电子行业中的重要性和广泛应用，同时也能够了解其制备方法和未来发展方向，为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。
1.3 目的本文的主要目的是介绍和探讨半导体精密陶瓷材料的重要性和应用领域。
通过对半导体材料特点、精密陶瓷的应用领域和制备方法等方面的深入探讨，旨在帮助读者深入了解这一领域的知识和技术。
同时，也旨在强调半导体精密陶瓷材料在现代科技领域的重要作用，以及展望未来该领域的发展方向，为相关研究和应用提供参考和启示。
通过本文的阐述和总结，希望能够激发读者对半导体精密陶瓷材料的兴趣，促进该领域的进一步研究和应用。
2.正文2.1 半导体材料的特点半导体材料是一种介于导体和绝缘体之间的材料。
其特点主要包括以下几个方面：1. 高阻值：半导体材料的电阻值比金属导体高，但比绝缘体低，具有一定的导电性能。
2. 负温度系数：半导体材料在特定温度范围内，随温度的升高，电阻值会减小，且升温对其导电性具有促进作用。
3. 非线性电阻特性：半导体材料在一定范围内，电阻值不随电压的变化而线性变化，呈现出非线性电阻特性。
半导体射频陶瓷基板
半导体射频陶瓷基板半导体射频陶瓷基板是一种用于射频电路和微波电路的关键元件，具有优异的性能和可靠性。
本文将从材料特性、制造工艺、应用领域等方面详细介绍半导体射频陶瓷基板的相关知识。
一、材料特性半导体射频陶瓷基板通常采用氧化铝（Al2O3）陶瓷材料制成，具有良好的绝缘性能、高温稳定性和低介电损耗等特点。
其介电常数通常在9-12之间，介电损耗角正切在0.0003以下，使其在射频和微波领域具有广泛应用。
二、制造工艺半导体射频陶瓷基板的制造工艺主要包括材料制备、成型、烧结和加工等环节。
首先，将氧化铝粉末与其他添加剂进行混合，然后通过压制或注塑成型的方式得到所需形状的陶瓷基板。
接下来，在高温条件下进行烧结，使陶瓷基板形成致密的结构。
最后，根据具体要求进行加工，如切割、钻孔、抛光等，以满足不同尺寸和形状的需求。
三、应用领域半导体射频陶瓷基板广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信、微波炉等领域。
在无线通信领域，射频陶瓷基板可以用于制造功率放大器、滤波器、耦合器等射频器件，帮助实现无线信号的传输和处理。
在雷达领域，射频陶瓷基板可以用于制造天线、耦合器、脉冲压缩器等组件，提高雷达系统的性能和灵敏度。
在卫星通信领域，射频陶瓷基板可以用于制造低噪声放大器、频率合成器、滤波器等器件，实现卫星通信的高速稳定传输。
此外，射频陶瓷基板还可以用于微波炉中的加热元件，具有良好的热稳定性和耐高温性能。
总结：半导体射频陶瓷基板是一种在射频和微波电路中广泛应用的关键材料，具有优异的性能和可靠性。
其材料特性包括良好的绝缘性能、高温稳定性和低介电损耗等特点，制造工艺包括材料制备、成型、烧结和加工等环节。
在应用领域上，射频陶瓷基板主要应用于无线通信、雷达、卫星通信和微波炉等领域，用于制造各种射频和微波器件，帮助实现信号的传输和处理。
随着无线通信和微波技术的不断发展，半导体射频陶瓷基板在电子行业中的重要性将日益凸显。
陶瓷半导体的原理及应用
陶瓷半导体的原理及应用介绍在电子设备的制造中，半导体材料起着至关重要的作用。
陶瓷半导体作为一种特殊的半导体材料，具有独特的性质和广泛的应用。
本文将探讨陶瓷半导体的原理及其在各个领域的应用。
陶瓷半导体的基本原理陶瓷半导体是一种由陶瓷材料制成的半导体材料。
与传统的半导体材料相比，陶瓷半导体具有许多独特的性质和优势。
1.硬度和耐高温性陶瓷材料具有出色的硬度和优异的耐高温性能。
这使得陶瓷半导体在高温环境下能够稳定工作，并且对于各种机械和热应力有着良好的抵抗能力。
2.绝缘性陶瓷材料具有良好的绝缘性能，能够有效地阻挡电流的流动。
这使得陶瓷半导体在电气绝缘和绝缘电子器件中得到广泛应用。
3.化学稳定性陶瓷材料对化学物质的侵蚀性较低，具有良好的化学稳定性。
这使得陶瓷半导体能够在恶劣的化学环境中长期稳定工作。
陶瓷半导体的应用领域1. 电子器件陶瓷半导体在电子器件中有广泛的应用。
•陶瓷半导体用于高功率电子器件，如功率电子管和晶闸管。
其良好的耐高温性和化学稳定性使得陶瓷半导体能够承受高功率和复杂的工作环境。
•陶瓷半导体也用于电子陶瓷电容器，其绝缘性能和化学稳定性能确保了电容器的可靠性和长寿命。
2. 燃料电池陶瓷半导体在燃料电池领域的应用越来越广泛。
•陶瓷半导体可以用作燃料电池的电解质材料，如固体氧化物燃料电池（SOFC）中的电解质层。
其绝缘性能和耐高温性能使其能够稳定传导离子，并且长期稳定工作。
•陶瓷半导体还可用于燃料电池的催化层材料，如燃料电池阴极氧化物材料，用于提高燃料电池的效率和稳定性。
3. 传感器陶瓷半导体在传感器领域中广泛用于各种类型的传感器。
•陶瓷半导体用于气体传感器，如氧气传感器和氨气传感器。
其化学稳定性和绝缘性能使其能够稳定地检测和测量气体浓度。
•陶瓷半导体还用于热敏电阻温度传感器，其对温度的灵敏度和稳定性能确保了精确的温度测量。
4. 其他应用陶瓷半导体还可在其他领域中得到广泛应用。
•陶瓷半导体用于陶瓷底片和磁性材料的制备，如陶瓷磁体和磁性储存介质。
ptc半导体陶瓷发热体
ptc半导体陶瓷发热体
PTC 半导体陶瓷发热体是一种新型的陶瓷发热元件，它采用高科技技术，具有高效、安全、节能等优点。
PTC 半导体陶瓷发热体的主要材料是半导体陶瓷，它是由钨、钼、钴等金属氧化物和其他材料混合烧结而成的，具有很高的电阻率和良好的绝缘性能。
PTC 半导体陶瓷发热体的发热原理是基于PTC 效应，即正温度系数效应。
在常温下，PTC 半导体陶瓷发热体的电阻值较小，当电流通过时，PTC 半导体陶瓷发热体的温度会逐渐升高，其电阻值也会随之升高，从而减少电流通过时的热量损失。
当PTC 半导体陶瓷发热体的温度达到居里点时，其电阻值会急剧升高，从而限制电流通过，使其温度保持在居里点附近。
PTC 半导体陶瓷发热体具有高效、安全、节能等优点，被广泛应用于暖风机、电吹风、电暖器、暖手宝等小家电产品中。
陶瓷在半导体行业中的应用
陶瓷在半导体行业中的应用引言：陶瓷作为一种非金属材料，具有优异的物理和化学性质，因此在半导体行业中得到了广泛的应用。
本文将介绍陶瓷在半导体行业中的应用领域和具体应用案例，以及陶瓷的优点和挑战。
一、陶瓷在半导体制造中的应用领域1.1 电子封装陶瓷在电子封装领域中被广泛应用于半导体器件的外壳和基板。
陶瓷外壳能够提供良好的机械保护和热导性，保护器件免受外界环境的干扰。
陶瓷基板则用于连接和支撑电子元件，其优异的绝缘性能和热稳定性能使得电子元件能够在恶劣的工作环境下稳定运行。
1.2 电路板陶瓷电路板在高频电子设备中得到了广泛应用，例如无线通信设备和雷达系统。
陶瓷电路板具有低介电损耗和优异的热性能，能够提供更好的信号传输和更高的工作频率。
此外，陶瓷电路板还具有良好的尺寸稳定性和机械强度，能够满足复杂电路的布线要求。
1.3 热散热器陶瓷在热散热器中的应用主要是利用其优异的导热性能。
由于半导体器件在工作过程中会产生大量的热量，需要通过散热器将其散发出去，以保证器件的正常运行。
陶瓷材料具有较高的导热系数和优异的热稳定性，能够有效地将热量传导到散热器表面，提高散热效率。
二、陶瓷在半导体制造中的具体应用案例2.1 氧化铝陶瓷封装氧化铝陶瓷封装被广泛应用于高频电子设备中。
其具有优异的机械强度、良好的绝缘性能和较高的热导性能，能够有效地保护电子元件，并提供良好的信号传输和散热性能。
2.2 氧化铝陶瓷基板氧化铝陶瓷基板被广泛应用于电子元件的连接和支撑。
其具有优异的绝缘性能和热稳定性能，能够在高温和高电压环境下稳定运行。
此外，氧化铝陶瓷基板还具有良好的尺寸稳定性和机械强度，能够满足复杂电路的布线要求。
2.3 氮化硅陶瓷电路板氮化硅陶瓷电路板被广泛应用于高频电子设备中。
其具有低介电损耗、优异的热性能和较高的工作频率，能够提供更好的信号传输和更高的工作频率。
此外，氮化硅陶瓷电路板还具有良好的尺寸稳定性和机械强度，能够满足复杂电路的布线要求。
半导体陶瓷
半导体陶瓷专题报告一．半导体陶瓷简介半导体陶瓷概念：具有半导体特性、电导率约在10-6～10-5S/m的陶瓷。
半导体陶瓷的电导率因外界条件（温度、光照、电场、气氛和温度等）的变化而发生显著的变化，因此可以将外界环境的物理量变化转变为电信号，制成各种用途的敏感元件。
半导体陶瓷生产工艺的共同特点是必须经过半导化过程。
半导化过程可通过掺杂不等价离子取代部分主晶相离子(例如，BaTiO3中的Ba2+被La3+取代)，使晶格产生缺陷，形成施主或受主能级，以得到n型或p型的半导体陶瓷。
另一种方法是控制烧成气氛、烧结温度和冷却过程。
例如氧化气氛可以造成氧过剩，还原气氛可以造成氧不足，这样可使化合物的组成偏离化学计量而达到半导化。
半导体陶瓷敏感材料的生产工艺简单，成本低廉，体积小，用途广泛。
半导体陶瓷的分类：按用途分类：1.压敏陶瓷压敏陶瓷系指对电压变化敏感的非线性电阻陶瓷。
目前压敏陶瓷主要有SiC、TiO2、SrTiO3和ZnO四大类，但应用广、性能好的当属氧化锌压敏陶瓷，由于ZnO压敏陶瓷呈现较好的压敏特性，在电力系统、电子线路、家用电器等各种装置中都有广泛的应用，尤其在高性能浪涌吸收、过压保护、超导性能和无间隙避雷器方面的应用最为突出。
它们的电阻率相对于电压是可变的，在某一临界电压下电阻值很高，超过这一临界电压则电阻急剧降低。
自七十年代日本首先使用ZnO无间隙避雷器取代传统的SiC串联间隙避雷器以来，国内外都相继开展了这方面的研究。
但氧化锌压敏陶瓷在高压领域的应用还存在局限性。
如生产高压避雷器，则需要大量的ZnO压敏电阻阀片叠加，不仅加大了产品的外形尺寸，而且高压避雷器要求较低的残压比也极难实现，为此必须研究开发新的高性能高压压敏陶瓷材料。
通过对试样结果的分析,用化学级原料成功地制备出性能优异的SnO2压敏陶瓷，新型SnO2压敏陶瓷显示出优异的非线性电流——电压特性，与目前国内外市场上流行的ZnO压敏材料相比，其性能高于前者。
半导体陶瓷
新型无机非金属材料——“半导体陶瓷”08070328 唐雅稚摘要：我国在新型无机非金属—“半导体陶瓷材料”的研究方面已经取得了一些成果，与国际先进水平的差距正在缩小，一大批引进产品已逐步被国产化，许多产品已受到国际上的重视，某些产品已经出口。
当前我们正处在科学兴国，以技术—经济为核心的重要发展时期，新材料已列为优先发展的重要领域之一，信息通讯事业已引起高度重视。
毫无疑问，半导体陶瓷及其传感技术有着美好的发展前景。
本文对热敏，压敏、湿敏、气敏等五类半导体陶瓷的基本原理，主要陶瓷材料，在生活中的用途作了简要的叙述。
关键词：新型无机非金属材料、半导体陶瓷作为四大材料中(钢铁、有色、有机和无机非金属材料)工业之一的无机非金属材料工业在我国经济建设中起着重要的作用。
无机非金属材料可分为传统无机非金属材料（建筑材料）和新型无机非金属材料。
新型无机非金属材料就是指具有高强、轻质、耐磨、抗腐、耐高温、抗氧化以及特殊的电、光、声、磁等一系列优异综合性能的新型材料，是其它材料难以替代的功能材料和结构材料。
无机非金属新材料具有独特的性能，是高技术产业不可缺少的关键材料。
新型无机非金属材料种类繁多，用途广泛。
例如人工晶体材料中激光、非线性光学和红外等晶体，用于弹道制导、电子对抗、潜艇通讯、激光武器等。
特种陶瓷中，耐高温、高韧性陶瓷可用于航空、航天发动机、卫星遥感，可制作特殊性能的防弹装甲陶瓷及特种纤维及用于电子对抗等。
新型无机非金属材料中，我对半导体陶瓷情有独钟。
半导体陶瓷是与我们日常生活息息相关的材料。
上世纪五十年代以来，科学家发现本来是绝缘体的金属氧化物陶瓷，如钛酸钡、二氧化钛、二氧化锡和氧化锌等，只要掺入微量的其他金属氧化物，它们就会变得有导电能力，它们的电阻介于绝缘体和金属之间，这就是半导体陶瓷。
各种半导体陶瓷的电阻会分别随环境的温度、湿度、气氛、光线强弱和施加电压等的变化而改变几十到几百万倍，它们分别被叫做热敏、湿敏、气敏、光敏、和电压敏陶瓷，利用这些陶瓷可以制造各种各样的电子器件为人类服务。
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§6-1 概述
§6-2 BaTiO3瓷的半导化机理
§6-3 PTC热敏电阻
§6-4 半导体陶瓷电容器
§6-1 概述
• 1. 装置瓷、电容器瓷、铁电压电瓷： ρV＞ 1012Ω•cm ， 防止半导化，保证高绝缘电阻率； 半导体瓷：ρV＜106Ω•cm • 2. 半导体瓷：传感器用，作为敏感材料，电阻型敏 感材料为主：
3 2x
x O V O2 2
2 3 x Ox
V
o
取决于气氛与温度
§6-2 BaTiO3瓷的半导化机理
• 强制还原法往往用于生产晶界层电容器，可使晶粒电阻 率很低，从而制得介电系数很高（ε＞20000）的晶界层 电容器。 • 强制还原法所得的半导体 BaTiO3 阻温系数小，不具有 PTC特性，虽然在掺入施主杂质的同时采用还原气氛烧 结可使半导化掺杂范围扩展，但由于工艺复杂（二次气 氛烧结：还原－氧化）或PTC性能差（只用还原气氛）， 故此法在PTC热敏电阻器生产中，目前几乎无人采用。
3 3 Ba2Ti 4 O32 xLa3 xFe3 Ba12x Lax Ti14x Fex O32 xBa2 xTi 4
2 3
4
Ti3+=Ti4+· e, 其中的e为弱束缚电子， 容易在电场作用下运动而形成电导
§6-2 BaTiO3瓷的半导化机理
电导率与施主杂质含量的关系
• I区：电子补偿区 • II区：电子与缺位混合补偿区偿区
§6-2 BaTiO3瓷的半导化机理
实验发现：施主掺杂量不能太大，否则不能实现半导化， 原因：(1 ) 若掺杂量过多，而Ti的3d能级上可容的电子数有限， 为维持电中性，生成钡空位，而钡空位为二价负电中心，起 受主作用，因而与施主能级上的电子复合，ρv↑。 可表示为：
§6-1 概述
半导体陶瓷按照利用的物性分类可分为： • 1. 利用晶粒本身性质：NTC热敏电阻； • 2. 利用晶粒间界及粒界析出相性质：PTC热敏电阻器， 半导体电容器（晶界阻挡层型）；
• 3. 利用表面性质：半导体电容器（表面阻挡层型）；
§6-2 BaTiO3瓷的半导化机理
纯BaTiO3陶瓷的禁带宽度2.5~3.2ev，因而室温电阻率 很高(>1010Ω•cm)，然而在特殊情况下，BaTiO3瓷可形成n 型半导体，使BaTiO3成为半导体陶瓷的方法及过程，称为 BaTiO3瓷的半导化。
1．原子价控制法（施主掺杂法）
2．强制还原法 3．AST法 4. 对于工业纯原料，原子价控制法的不足
§6-2 BaTiO3瓷的半导化机理
1．原子价控制法（施主掺杂法） 在高纯（ ≥ 99.9 ％） BaTiO3 中掺入微量（＜ 0.3 ％ mol）的离子半径与Ba2+相近，电价比Ba2+离子高的离 子或离子半径与Ti4+相近而电价比 Ti4+高的离子，它们 将取代Ba2+或Ti4+位形成置换固溶体，在室温下，上述 离子电离而成为施主，向 BaTiO3提供导带电子（使部 分 Ti4++e→Ti3+ ），从而 ρV 下降（ 102Ω•cm ），成为半 导瓷。
§6-2 BaTiO3瓷的半导化机理
3 3 Ba2Ti 4 O32 xLa3 Ba12x Lax Ti14xTix O32 xBa2
Ba Ti O xNb Ba Ti
2
4
2 3
5
2
4 12 x
Nb Ti O xTi
5 x
3 x
3 1 x 2
§6-2 BaTiO3瓷的半导化机理
2. 强制还原法 在还原气氛中烧结或热处理，将生成氧空位而使部分 Ti4+→Ti3+，从而实现半导化。（102～106Ω•cm）
Ba Ti O Ba
真空 还原气氛 惰性气氛
2
4
2 3
2
Ti
4 1 2 x
Ti
（ 2）若掺杂量过多，三价离子取代 A位的同时还取代 B 位，当取代 A位时形成施主，提供导带电子 e ，而取代 B 位时形成受主，提供空穴h，空穴与电子复合，使ρV↑， 掺量越多，则取代B位几率愈大，故ρV愈高。
Ba Ti O xSm Ba
2
4
2 3
3
2 1 1 x 2
4 1 1 4 3 2 2 Sm Ti 1 Sm1 O3 xBa xTi 2 2 1 2 x 2 x
§6-2 BaTiO3瓷的半导化机理
3. AST法
当材料中含有 Fe 、 K 等受主杂质时，不利于晶粒 半导化。加入 SiO2 或 AST 玻璃（ Al2O3· SiO2· TiO2 ）可 以使上述有害半导的杂质从晶粒进入晶界，富集于晶 界，从而有利于陶瓷的半导化。 AST 玻璃可采用 Sol-Gel 法制备或以溶液形式加入。
ρV或 ρS 对热、光、电压、气氛、湿度敏感，故可作 各种热敏、光敏、压敏、气敏、湿敏材料。
• 3.非半导体瓷——体效应（晶粒本身）
半导体瓷——晶界效应及表面效应
§6-1 概述
种类：
1. BaTiO3半导体瓷 a. PTC热敏电阻瓷 →PTC热敏电阻 b. 半导体电容器瓷 →晶界层电容器、表面层电 容器 2. NTC热敏半导体瓷（由Cu、 Mn 、 Co、 Ni、 Fe 等过渡金属氧化物烧成，二元、三元、多元系） →NTC热敏电阻
§6-2 BaTiO3瓷的半导化机理
4. 工业纯原料原子价控法的不足 对于工业纯原料，由于含杂量较高，特别是含有Fe3+、 Mn3+(或Mn2+)、Cu+、Cr3+、Mg2+、Al3+(K+、Na+)等离子， 它们往往在烧结过程中取代BaTiO3中的Ti4+离子而成为受 主，防碍BaTiO3的半导化。例如：
Ba Ti O
2 4 2 3
xLa
3
2 4 2 3 3 x Ba 3 VBa Lax Ti O3 xBa2 2 2 1 2 x
而:
x 2h VBa VBa
h e 0
,
§6-2 BaTiO3瓷的半导化机理