【8A文】信息材料.ppt

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1、信息材料InformationMaterials2人体与信息技术收集信息：眼、耳、鼻、舌、皮肤——感测技术传送信息：神经系统——通信技术存储和处理信息：大脑——信息处理、存储技术显示信息：肌肉、四肢根据大脑指令对感知信息迅速做出反应——控制技术信息技术是收集、存储、处理、传递和显示各种信息的技术：3信息材料分类信息材料就是指与现代信息技术相关，用于实现信息的收集、存储、处理、传递和显示的材料根据其功能，可把信息材料主要分为：信息收集材料信息存储材料信息处理材料信息传递材料信息显示材料4一、信息收集（传感）材料信息传感材料是指

2、用于信息传感器和探测器的一类对外界信息敏感的材料，主要包括：力敏材料、热敏材料光敏材料、磁敏材料气敏材料、湿敏材料压敏材料等5力敏传感材料是指在外力作用下，电学性质会发生明显变化的材料，分为：金属应变电阻材料半导体压阻材料压电材料1.力敏传感材料力敏传感器6电阻应变效应是指金属导体的电阻在导体受力产生变形（伸长或缩短）时发生变化的物理现象：1）金属应变电阻材料当金属电阻丝受到轴向拉力时，其长度增加而横截面变小，引起电阻增加反之，当它受到轴向压力时则导致电阻减小7铜镍合金（康铜）：灵敏系数稳定性、耐辐射性能好，低温性能较差镍铬

3、系合金：电阻率和抗氧化能力高、工作温度较宽铁铬铝合金：抗氧化、耐高温性能最好镍铬铁合金：电阻温度系数小、电阻率高铂和铂合金：抗氧化、耐高温性能最好主要的金属应变电阻材料——前三种最常用。8电阻温度系数、温度灵敏度系数等都比半导体好具有很高的延展性和抗拉强度在耐高温、大应变、抗辐射等场合得到广泛使用金属应变电阻材料优点9压阻效应：当半导体受到机械力作用时，由于载流子迁移率的变化，使其电阻率发生变化的现象2）半导体压阻材料原理：机械力作用晶格间距变化禁带宽度变化载流子相对能量改变电阻率变化压阻系数G：单位应力作用下电阻率

4、的相对变化——主要采用单晶硅，为调节力敏元件的压阻系数、电阻值和温度特性，还要掺杂B、P等杂质。10灵敏度与精度高易于微型化和集成化结构简单、工作可靠，在几十万次疲劳试验后，性能保持不变动态特性好，其响应频率为103~105Hz半导体压阻材料优点——用来制成各种常温下压力、应力、应变、速度、加速度传感器，逐步取代金属型应变计。11压电效应：某些电介质，在一定方向上受到外力作用而变形时，内部会产生极化现象3）压电材料——同时在其表面上会产生电荷，当外力去掉后，又重新回到不带电状态的现象。压电材料：具有压电效应的电介物质12石英

5、晶体压电效应示意图13指对温度变化具有灵敏响应的材料2.热敏传感材料1）双金属温度计（热膨胀式）把两种膨胀系数不同的金属薄片焊接在一起制成——它是一种固体膨胀温度计，可将温度变化转换成机械量变化。14优点：结构简单、牢固、可靠、防爆15将两种不同材料的导体A和B串接成一个闭合回路当两个接点温度不同时，在回路中就会产生热电势，形成电流2）热电势式温度计（热电偶）——此现象称为热电效应。16由于两种不同导体的自由电子密度N不同而在接触处形成的电动势接触电动势的数值取决于两种不同导体的材料特性和接触点的温度接触电动势——两接点的接

6、触电动势eAB(T)和eAB(T0)可表示为：17同一导体的两端因其温度不同而产生的一种电动势，其机理：温差电动势高温端的电子能量要比低温端的电子能量大从高温端跑到低温端的电子数比从低温端跑到高温端的要多结果高温端因失去电子而带正电，低温端因获得多余的电子而带负电在导体两端便形成温差电动势18eAB(T,T0)=eAB(T)+eB(T,T0)–eAB(T0)–eA(T,T0)热电偶回路中产生的总热电势忽略温差电动势，热电偶的热电势可表示为：——取决于材料和接点温度，与形状、尺寸等无关。——对于已选定的热电偶，当参考端温度T0

7、恒定时，总热电势就只与温度T成单值函数关系。19利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温在实际生产中，热敏传感材料主要是指电阻值随温度显著变化的半导体热敏电阻陶瓷3）热敏电阻式温度传感器热敏电阻20PTC是指超过某一温度电阻急剧增加、具有正温度系数的热敏电阻现象或材料PTC热敏电阻材料——可专门用作恒定温度传感器。该材料是以BaTiO3或SrTiO3或PbTiO3为基的烧结体，其中掺入微量的Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La等氧化物进行原子价控制而使之半导体化——常将这种半导体化的BaTiO3等材料简称为半导（体

8、）陶瓷。21NTC是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料该材料是利用Mn、Cu、Si、Co、Fe、Ni、Zn等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合烧结而成的半导体陶瓷NTC热敏电阻材料——现在还出现了以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为代表的非氧化物系NTC热敏电阻