本书以传感器件为核心，兼顾关键材料基础，系统阐述电子功能材料与元器件的基本原理及内在联系。本书首先概述形状记忆合金、超导材料、半导体超晶格材料、有机电致发光材料、液晶材料、导电高分子材料及纳米材料等电子功能材料的基本类别与特性，介绍电子功能陶瓷材料特性及相关元器件的基本结构和原理；然后深入阐述氧化物半导体缺陷化学基础理论；最后系统分析热敏、气敏、湿敏、光敏、光纤、力敏、磁敏、离子敏及生物传感器等基础敏感元器件。
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目录
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第1章 电子功能材料概述 1
1.1 材料与功能材料的分类 1
1.1.1 材料的领域划分 1
1.1.2 功能材料的分类 2
1.2 形状记忆合金 3
1.3 超导材料 7
1.3.1 超导体的主要特征 7
1.3.2 超导机理 10
1.3.3 超导材料的种类 12
1.3.4 超导体的应用 15
1.4 半导体超晶格材料 17
1.4.1 超晶格及其基本性质 17
1.4.2 应变超晶格材料 21
1.4.3 非晶态超晶格材料 23
1.5 电子功能陶瓷 25
1.5.1 介电陶瓷 26
1.5.2 压电陶瓷 29
1.5.3 铁电陶瓷 30
1.5.4 半导体陶瓷 31
1.6 有机电致发光材料 36
1.6.1 有机电致发光的原理 37
1.6.2 有机电致发光材料的种类 39
1.7 液晶材料 41
1.7.1 液晶材料的特点 41
1.7.2 液晶的分类 42
1.7.3 液晶分子结构与性质的关系 43
1.7.4 液晶的特征与应用 45
1.8 导电性高分子材料 47
1.8.1 高分子导体 47
1.8.2 光导电聚合物 51
1.8.3 高分子压电体/热电体 52
1.9 纳米材料 54
1.9.1 纳米材料的基本特性 54
1.9.2 低维半导体材料 57
1.9.3 介孔材料 59
习题 63
第2章 化合物晶体的缺陷化学基础 64
2.1 缺陷化学的表述方法 64
2.2 晶体中缺陷的平衡 66
2.2.1 满足化学计量比组成的氧化物晶体中的缺陷平衡 66
2.2.2 具有非化学计量比组成的氧化物晶体中的缺陷平衡 67
2.2.3 接近化学计量比组成的氧化物晶体中的缺陷平衡 72
2.3 杂质对氧化物晶体中缺陷平衡的影响 75
2.3.1 杂质对满足化学计量比组成的氧化物晶体中缺陷平衡的影响 75
2.3.2 杂质对非化学计量比组成的氧化物晶体中缺陷平衡的影响 76
2.4 晶体中点缺陷的扩散及其分布 79
2.4.1 扩散基本定律 79
2.4.2 晶体中点缺陷的扩散机构 79
2.4.3 缺陷的扩散系数 80
2.4.4 缺陷平衡的动力学过程 82
2.5 固态烧结 85
2.5.1 固态烧结的初期模型 86
2.5.2 固态烧结的中后期模型 88
习题 89
第3章 热敏电阻及热敏元件 91
3.1 热敏电阻 91
3.1.1 PTC热敏电阻 91
3.1.2 NTC热敏电阻 98
3.2 金属测温电阻 102
3.3 热电偶 104
习题 108
第4章 半导体气敏材料及气敏元件 110
4.1 气体敏感元件概述 110
4.2 半导体气敏元件的基本结构及特性 115
4.2.1 电阻型气敏元件的基本结构 115
4.2.2 电阻型气敏元件的主要特性 116
4.3 金属氧化物气敏机理的一般理论 119
4.3.1 表面电导型气敏元件工作原理 119
4.3.2 体电导型气敏元件工作原理 123
4.4 吸附氧在气敏机理中的作用分析 124
4.5 常用气敏材料的气敏性能 128
4.6 气敏材料的制备方法及表征技术 130
4.6.1 气敏材料的制备方法 130
4.6.2 气敏材料的表征技术 132
4.7 气敏元件的制作工艺 134
4.7.1 气敏材料的制备实例 134
4.7.2 旁热式烧结型元件的制作 135
4.7.3 气敏元件的掺杂改性 136
4.8 气敏元件的实例 139
4.8.1 可燃性气体敏感元件 139
4.8.2 毒害性气体敏感元件 140
4.8.3 有机溶剂蒸气敏感元件 143
4.8.4 集成复合型敏感元件 144
4.9 固体电解质氧敏元件 145
4.9.1 ZrO？的离子导电及气敏机理 146
4.9.2 ZrO？氧敏元件及应用 147
4.10 液体电解质电化学气体传感器 149
4.10.1 伽伐尼电池式气体传感器 149
4.10.2 定电位电解式气体传感器 150
4.10.3 隔膜离子电极式气体传感器 151
习题 152
第5章 湿度敏感器件 153
5.1 概述 153
5.2 湿敏器件的基本特性 155
5.3 陶瓷湿敏器件 158
5.3.1 陶瓷湿敏器件的工作原理 158
5.3.2 陶瓷湿敏器件的实例 160
5.4 有机高分子湿敏器件 166
5.4.1 有机高分子电阻式湿敏器件 166
5.4.2 有机高分子电容式湿敏器件 168
5.5 固体电解质湿敏器件 170
5.5.1 固体电解质湿敏器件的工作原理 170
5.5.2 固体电解质湿敏器件的实例 171
5.6 元素半导体及MOS型湿敏器件 175
习题 177
第6章 光敏及光电器件 178
6.1 概述 178
6.2 半导体中光的吸收与光电效应 179
6.3 光电导效应型光敏器件 181
6.3.1 光电导效应型光敏器件的工作原理 181
6.3.2 CdS光敏器件及其特性 184
6.4 光伏效应型光敏器件 187
6.4.1 硅光敏二极管的基本结构 187
6.4.2 硅光敏二极管的工作原理 187
6.4.3 硅光敏二极管的基本特性 188
6.5 半导体激光器 190
6.5.1 受激辐射及激光的产生条件 190
6.5.2 半导体激光器的工作原理 192
6.5.3 激光器对激光材料的要求 192
6.5.4 半导体激光器的制作及其特性 194
6.6 红外探测器 196
6.6.1 红外探测器简介 196
6.6.2 红外探测器的性能参数 199
习题 201
第7章 光纤及光纤传感器 202
7.1 光纤的结构及光传输原理 202
7.1.1 光纤的基本结构与类型 202
7.1.2 光纤中光的传播与损耗 203
7.2 光纤材料及其制备 206
7.3 光的调制与解调 208
7.3.1 光强调制与解调 208
7.3.2 偏振调制与解调 211
7.3.3 相位调制与解调 213
7.3.4 频率调制与解调 215
7.4 光纤传感器的实例 215
7.4.1 光强调制型微弯位移传感器 216
7.4.2 相位调制型光纤温度传感器 217
7.4.3 偏振调制型光纤电流传感器 218
习题 220
第8章 压力传感器 221
8.1 压阻式压力传感器 221
8.1.1 半导体的压阻效应 221
8.1.2 压阻式压力传感器的工作原理 222
8.2 压阻式压力传感器的结构与制作 224
8.2.1 压阻式压力传感器的基本结构 224
8.2.2 压阻上的应力分布 224
8.2.3 压力传感器的制作 226
8.3 压电式压力传感器的工作原理 228
8.3.1 压电效应 228
8.3.2 压电晶体 229
8.3.3 压电陶瓷 231
8.4 压电式压力传感器的结构与设计 232
8.4.1 压电式压力传感器的结构与特点 232
8.4.2 压电式压力传感器的特性指标 233
8.4.3 压电式压力传感器设计中主要考虑的问题 236
习题 238
第9章 磁敏传感器 239
9.1 霍尔元件与霍尔传感器 239
9.1.1 霍尔效应 239
9.1.2 霍尔元件 241
9.1.3 霍尔传感器 242
9.2 半导体磁阻元件 244
9.2.1 磁阻效应 244
9.2.2 磁阻元件的设计与制作 245
9.2.3 磁阻传感器及其应用 246
9.3 结型磁敏元件 247
9.3.1 磁敏二极管 248
9.3.2 磁敏三极管 249
习题 251
第10章 离子生物敏感器件 252
10.1 离子选择电极 252
10.1.1 离子选择电极的基本构造和作用原理 252
10.1.2 离子选择电极的分类 254
10.1.3 离子选择电极的主要性能指标 259
10.2 生物传感器的基础知识 261
10.2.1 生物反应的基础知识 262
10.2.2 生物传感器的一般原理 266
10.2.3 生物活性材料的固定化技术 267
10.3 典型的生物传感器 268
10.3.1 酶传感器 268
10.3.2 免疫传感器 270
10.3.3 微生物传感器 272
10.4 场效应型传感器 274
10.4.1 金属？氧化物？半导体场效应晶体管 274
10.4.2 ISFET传感器 276
10.4.3 场效应型生物传感器 279
习题 281
参考文献 283
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