信息材料终结版.doc

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1、一．信息材料概述1.信息材料：用以信息探测、传输、存储、显示和处理的材料。2.信息材料分类：A.按功能上分，可以分为：①信息收集材料(力敏传感材料、热敏传感材料、光敏传感材料、磁敏传感材料、气敏传感材料、温敏传感材料、压敏传感材料、生物传感材料等)②信息传输材料(光纤、电缆、波导等)③信息存储材料(磁存储材料、光存储材料、铁电介质存储材料、半导体动态存储材料)④信息显示材料(液晶显示材料（LCD）、等离子体显示材料（PDP）、阴极射线管显料（LCD）、⑤等离子体显示材料（PDP）、阴极射线管显示材料（CRT）、场发射显

2、示材料（FED）、真空荧光显示材料、有机电致发光显示材料等)⑥信息处理材料(包括Si、Ge等半导体材料，GaAs系列、InP系列、GaN系列半导体材料，SiO2等氧化物材料，微波铁氧体材料等)。B.按材料种类分：半导体信息材料、信息陶瓷材料、有机信息材料、信息薄膜材料二．信息收集材料1.定义：用于信息传感和探测的一类对外界信息敏感的材料2.传感器：能感受规定的被测量并按一定的规律转化成可用信号的器件或装置。3.组成：敏感元件和转换元件A.敏感元件：直接感受被测量并将其按一定规律转换成与被测量有其他关系的确定量（非电信号

3、）B.转换元件：将敏感元件输出的非电信号转换成所需的电信号。4.分类：A.按原理分类：物理传感器和化学传感器B.按敏感材料不同：半导体、陶瓷、石英、金属、有机材料。。。C.按被测量分类：力学量、光学量、磁学量、几何学量、运动学量。。。。5.主要内容:包括力敏传感材料、热敏、光敏、磁敏、气敏、温敏、压敏、湿敏、生物敏感①力敏传感材料：在外力作用下，电学性质发生明显变化的材料。主要分为金属应变材料和半导体压阻材料。A.金属应变材料：金属的电阻随外界机械力的作用而发生变化B.半导体压阻材料：半导体的压阻远大于金属，因为其电阻

4、变化不仅来自于与应力有关的几何形变也来自于材料本身电阻与应力有关。）②热敏传感器：对温度变化而具有响应的材料。主要是半导体热敏电阻：PTC(掺杂的钛酸钡半导体陶瓷)NTC(过渡金属铁、钴、锰、镍氧化物半导体陶瓷)CTR（剧变型热敏电阻：具有负温度系数，并在某一温度，电阻发生急剧变化）（氧化钒及掺杂半导体陶瓷）③光敏传感器：在光照下会因为各种效应产生光生载流子。（锗，CdS,CdTe）④磁敏传感器：在磁敏传感器中，霍尔元件及霍尔传感器用量最大。（N型半导体）磁敏电阻材料是利用磁性各向异性的磁敏材料（磁场与电流方向平行时，

5、电阻最大，垂直时，最小）磁阻材料：材料的电阻随外加磁场的改变而发生显著性的变化。（霍尔效应）巨磁阻效应及巨磁阻在磁头方面的应用画图：6.压电材料：常见两类：压电单晶体材料和多晶体压电陶瓷压电单晶材料：石英、水溶性压电体多晶压电陶瓷：钛酸钡压电陶瓷、锆钛酸铅系压电陶瓷、铌酸盐系压电陶瓷7.压电效应：正压电效应：压电材料在收到某一方向的外力作用后，发生形变，同时内部产生极化现象，当外力撤除后，它又重新恢复到不带电的情况。逆压电效应：在某些材料计划方向上施加电场，这些材料在这一方向上产生机械形变或机械应力，当外电场撤销后，这

6、些形变或应力也随之消失。8.磁电式传感器：利用电磁感应原理将被测信号转换为电信号(1).磁电感应式传感器：利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出感应电动势恒磁通式：线圈切割磁力线变磁通式：转速传感器，产生感应电动势的频率作为输出，电动势的频率取决于磁通变化的频率(2)磁栅式传感器：利用磁栅和磁头相互磁作用进行测量的位移传感器。（电磁感应原理）A.磁栅：在不导磁材料镀上一层薄薄的磁膜，并录上间距相等，极性正负交错的磁性号栅条制成。B.磁头：可以分为静态磁头和动态磁头静态磁头：（磁通响应式磁头）磁头与磁栅间没有相对运动

7、也有信号输出，有两个绕组。动态磁头：（速度响应磁头）磁头与磁栅间有相对运动才能输出信号，有一个绕组。由周期性电流判断走过多好磁极。9.传感器特性A.静态特性：线性度、迟滞、重复性、灵敏度、重复性、分辨率(1)线性度：用相对误差表示(2)迟滞：传感器在正反行程期间输入、输出曲线不重合的现象(3)重复性：传感器输入量按同一方向作多次测量时，输出特性不一致的程度。(4)灵敏度：在稳定条件下输出微小增量与输入微笑增量的比值(5)分辨率：用来表示仪器装置能够检测被测量最小变化的能力，以最小量程的值来表示B.动态特性：当输入量随时

8、间变化时，如加速度、震动等。动态特性和静态特性的区别：动态特性中输出量与输入量的关系不是一个定值而是时间的函数，它随输入信号的变化而改变。10.对传感器性能的要求(1)工作范围或量程应该足够大，具有一定的过载能力(2)与检测系统匹配性好，转换灵敏的高(3)精度适当，稳定性高(4)反应速度快，工作可靠性高(5)适应性和适用性强三．信