功能材料课件-功能转换材料.ppt

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1、功能转换材料压电材料热释电材料光电材料热电材料电光材料磁光材料声光材料压电材料压电材料是实现机械能与电能相互转变的工作物质。压电效应正压电效应逆压电效应电能机械能正压电效应逆压电效应——在某些特定方向上加力时，在力方向的垂直平面上出现正、负束缚电荷的现象。压电材料压电材料钙钛矿型：钛酸钡——（铁电相，四方结构0-120℃）钛酸铅——（铁电相，四方结构0-490℃）钛锆酸铅（PZT）——是由锆酸铅和钛酸铅构成的固溶体（铁电相，斜方反铁电体，居里温度在300℃以上）压电材料压电材料的应用压电薄膜压电材料压电材料的应用压电材料压电材料

2、的应用经由双簧式压电致动器出力使基板产生振动从而构成一扬声机制：用于移动电话、掌上电脑(PDA)、笔记电脑等的发声模块压电材料压电材料的应用美容保健用超音波按摩头压电材料压电材料的应用用于加湿机、精油雾化以及医疗雾化领域压电材料压电材料的应用汽车倒车雷达热释电材料某些晶体的电极化强度随温度变化而引起表面电荷。热释电材料是压电材料中的一类，是不具有对称中心。晶体受热时，膨胀是在各个方向同时发生的，所以只有那些有着与其他方向不同的唯一极轴（极化轴）时，才有热释电性。热释电晶体一定是压电晶体，而压电晶体不一定是热释电晶体热释电材料热释

3、电效应基本参数热释电电压与热释电系数和温度的变化率有关。热释电系数两极板面积负载电阻温度变化率dtdTARPVi＝D热释电材料热释电陶瓷ZnO、BaTiO3、PMN(镁铌酸铅)、PST(钽钪酸铅)、BST(钛酸锶钡)、PbTiO3、PLT(钛酸铅镧)、PZT(锆钛酸铅)、PZNFT(PbZrO32Pb(NbFe)O32PbTiO3)、PLZT(锆钛酸铅镧)等热释电材料热释电材料热释电材料的应用在物理学基础研究中的应用，如确定晶体的非中心对称结构和相变温度，确定晶体中原子(或离子)的相对位移等在探测器方面的应用——热释电红外探测器

4、热释电探测器与常规红外探测器相比，具有工作频率范围宽，灵敏度高，适用范围广等优点，广泛应用于军事、卫星测控、银行、电力等部门。热释电材料热释电材料的应用(1)夜视装置。热释电材料热释电材料的应用(2)卫星遥感探测。森林火灾、探矿(3)红外探测报警。(4)利用热释电晶体的静压电效应，可制作声场校准器，并且可以用作水听器，监测潜艇及水面舰艇的活动情况。光电材料光电效应光照射在物体上可以看成是一连串的具有一定能量的光子轰击这些物体的表面；光子与物体之间的联接体是电子。所谓光电效应是指物体吸收了光能后转换为该物体中某些电子的能量而产生的

5、电效应。光电效应主要有光电导效应、光生伏特效应和光电子发射效应三种。光电材料光电效应1）光电导效应在光线作用下，电子吸收光子的能量从键合状态过渡到自由状态，从而引起材料电导率的变化，这种现象被称为光电导效应。本征光电导和杂质光电导导带价带禁带自由电子所占能带价电子所占能带Eg光电材料光电效应2）光生伏特效应在光线作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象叫做光生伏特效应。基于该效应的光电器件有光电池和光敏二极管、光敏三极管。当光子入射到p-n结时，如果光子能量hν＞Eg，在p-n结附近激发出电子空穴对，在自建电场的作用下，n区的

6、光生空穴被拉向p区，p区的光生电子被拉向n区，结果n区积累了负电荷，p区积累了正电荷，产生光生电动势。光电材料光电效应3）光电发射效应在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为光电发射效应。向外发射的电子叫做光电子。光子能量逸出电子动能逸出功光电材料光电材料1、光电导材料光电导增益——光电流与入射光引起的单位时间电荷量的比值。电导率正比于载流子浓度及其迁移率的乘积。增大光电导增益的途径：减小样品长度增加载流子的寿命增大迁移率光电导材料的性能见P175表13-2光电材料光电材料2、光电池材料（太阳能电池）要求：①半

7、导体材料的禁带不能太宽；0.9-1.5eV②要有较高的光电转换效率：③材料本身对环境不造成污染；④材料便于工业化生产且材料性能稳定。常用太阳能电池材料：硅光电材料光电材料2、光电池材料（太阳能电池）化合物半导体薄膜太阳能电池主要有铜铟硒(CIS)和铜铟镓硒(CIGS)、CdTe、GaAs等。它们都是直接带隙材料，带隙宽度在1-1.6eV之间，具有很好大范围太阳光谱响应特性．所需材料只要几个微米厚就能吸收阳光的绝大部分，是制作薄膜太阳电池的优选活性材料。热电材料热电效应在不同导体构成的闭合电路中，若其结合部出现温差，则在此闭合回路

8、中将出现热电流，或产生热电势，此现象称为热电效应。热电效应有塞贝克(Seebeck)效应、帕尔帖(Peltire)效应和汤姆逊(Thomson)效应三种。热电材料热电效应（1）塞贝克效应（1821年T.J.Seebeck发现）由两种不同导体组成的开路中，如果导体