セラミックス

1、物性 担当教員永山勝久第回月日(火）電気電子磁気的特性 （）（）*)：図参照特性定義：温度材料電気抵抗値変化性質（温度調整、測定用温度用素子）（critical temperature controler）：臨界温度（negative temperature controler）（positive temperature control thermistor） *) （：thermally sensitive resistor）電気抵抗特異温度依存性利用、材料電気抵抗測定温度検出素子図種類代表的電気抵抗温度依存性：結晶構造変化生相転移点抵抗急激低下材料25：以下（単斜晶系）抵抗負温度係数持半導

2、体 以上（構造：正方晶系）電気伝導度以上増加 （抵抗急激減少）、金属的挙動温度増加抵抗増加 抵抗：正温度係数示応用：温度各種材料：抵抗温度上昇伴単調（指数関数的）減少材料（異、相転移無関係）不純物注入型遷移金属酸化物（23系，系），223系，応用：，各種温度類TC：相転移点抵抗急激上昇材料（及逆、抵抗温度上昇伴増加、同様，結晶相変化起因）正方晶立方晶変態伴抵抗変化（代表材料：3 材料）応用：電圧異常回路短絡保護材料大電流流、温度上昇，抵抗値増加電流量低下(1)NTC（Negative Temperature Coefficient) :温度上昇抵抗値連続的減少(2)PTC（Positive T

3、emperature Coefficient) :温度上昇特定温度以上抵抗値急激増加(3)CTR（Critical Temperature Thermistor) :温度上昇抵抗値急激減少(Thermistor, Thermally sensitive resistor)種類NTC（温度制御用素子多用)温度抵抗値関係式)11(00expTTBRRR:温度T抵抗値T:温度(K)R0:基準温度T0抵抗値T0:基準温度(K)(一般25(=298K)使用）B:定数身近用途電子体温計、冷蔵庫、冷凍庫、制御用温度（他：OA機器、自動車用温度計(）図典型的特性（電流急速増加）図特性（）（）特性定義：電流電圧

4、特性非直線的半導体材料（電圧増加抵抗急減、非則示材料）：図，図参照低電圧温度依存性小、臨界降伏電圧B突然抵抗値消失電流急激増加用途：整流器発生異常電圧、回路素子保護 落雷，高電圧流入電気回路破壊防止用V=IR従（）誘電体特性：図参照：絶縁体同等挙動、電界印加場合定常電流流、電荷蓄積特性（特性）有材料：図，図参照常誘電体：誘電率低物質：3高温相（立方晶型）強誘電体：外部電界双極子整列自発分極発生、自発分極方向変化物質：3低温相（正方晶型）反強誘電体：自発的双極子配列結晶内平行、反平行方安定物質：酸鉛（3） 図電界印加時誘電体分極 FtACAt：電極面積：電極間距離(誘電体厚) ：誘電率 図3結晶

5、構造図3誘電率 温度依存性（a：軸方向誘電率， c：軸方向誘電率）補足：補足：3，3高誘電率材料，強誘電体材料代表小型大容量開発：図，図，表参照図3，3材料応用分野 図3比誘電率0誘電損失温度特性静電容量 ： s：比誘電率（s0，：誘電率）0：真空中誘電率（8.85410-12） ：電極面積2， ：素子厚比誘電率大、同一形状大容量（同一容量小型化）表，（2）3，3結晶構造（）（，）3：図参照圧電性代表的材料基本機能（電気機械変換素子）：図，表参照：圧力電気 電気振動変位 電気振動電気図（，）3：応用例図圧電種類基本的機能 表3圧電特性比較 PZTPZTBaTi O3M T-107*M T-18

6、*kp%675535. 4kt%7165200014001900d31-213-104-79d33450300191g31-12. 7-8. 4-4. 7g33252411. 4Y11E6. 38. 19. 3Y33E4. 76. 39. 2Qm1001000430354300120g/cm37. 77. 65. 7高圧電特性高圧電特性低Qm高Qm 材料 材料点火器超音波振動子魚探用振動子材 質材 料 名電気機械結合係数比誘電率 33T/010-12m /V10-3Vm /N圧電定数率主 特 徴主 用 途1010N/m2機械的品質係数 点密 度（）磁性体，酸化鉄：図，表参照図磁性体（，酸化鉄）

7、用途 軟磁性材料(）（ex.磁気材料)半硬磁性材料（）(ex.磁気記録材料）硬磁性材料() (ex.永久磁石)表代表的鉄酸化物系化合物 X線密度g/cm 3-Fe2O3六方晶非磁性赤褐色5. 29Heam ati te赤鉄鉱， -Fe2O3立方晶強磁性茶 色5. 07M aghem i te-FeO O H直方晶非磁性黄 色4. 28Goethi te針鉄鉱， 黄鉄(-Fe2O3 H2O )Fe3O4立方晶強磁性黒 色5. 24M agneti te磁鉄鉱， 鉄黒M nFe2O4立方晶強磁性黒 色5. 00(Jacobi si te) CoFe2O4立方晶強磁性黒 色5. 29 Ni Fe2O

8、 4立方晶強磁性黒 色5. 38(Trevori te) ZnFe2O4立方晶非磁性赤褐色5. 33(Fl ankl i ni te)亜鉛 ， (顔料）BaFe12O19六方晶強磁性黒 色5. 28 SrFe12O19六方晶強磁性黒 色5. 15 鉱 物 名備 考物 質結晶系系 性色 相一般式：MFe2O4M：2価金属（M = Mn, Ni, Zn, Ba, Sr,）*酸化鉄、（磁性体酸化鉄）Fe3O4:主用途：用磁性体音声録音（）用磁性体回転用(ex.PC用)用磁気記録用磁性体粉末現在：CD,MO,MD(光磁気記録用材料( 、全-粉末使用）BaO6Fe2O3SrO6Fe2O3特性良好(永久磁

9、石)-Hematite-HematiteFe(Fe2O4)磁鉄鉱，黒鉄 磁性材料（強磁性体材料）実用的分類： 図参照軟磁性材料（磁性材料）保磁力c小、磁化率r大（：大）材料磁気，用磁芯材料硬磁性材料（磁性材料）保磁力c大、飽和磁化S，残留磁化r共大材料永久磁石材料半硬磁性材料（磁性材料）中間的性質示磁性材料磁気記録用材料：磁気材料，磁気材料，垂直磁気記録材料，光磁気記録材料：磁束密度単位：（強磁性体中磁化大外部磁場両者合物理量）図磁性材料曲線磁芯材料，永久磁石材料，磁気記録材料強磁性体特徴：外部磁場対、特有磁化挙動呈“磁化曲線曲線”：図参照強磁性体単位体積当磁化大外部磁場変化示磁化：原子孤立電

10、子（不対電子）発生磁気総和（結晶構成不対電子有全原子和）磁場：外部印加磁場強磁性体磁化過程：最初状態（，）：初磁化過程（r：磁化率，S：飽和磁化）：外部磁場取状態（r：残留磁化（）：C磁場強磁性体磁化完全（c：保磁力）：反対方向飽和磁化状態：反対方向生残留磁化：反対方向c：同一方向飽和磁化状態図曲線（曲線）曲線閉注）r：強磁性体磁場印加時最初傾磁化率rS：強磁性体内全磁気印加磁場（外部磁場）方向配列 時生磁化飽和磁化r：飽和磁化状態強磁性体逆方向磁場印加、強磁性中 残存磁化残留磁化c：強磁性体中残存r消必要過剰磁場【磁性基礎】【磁性基礎】（）磁性分類：表参照：原子固有不対電子*)（電子自転）磁気配列仕方、磁性分類*) 不対電子有原子 Fe族3d遷移金属：26Fe，27Co，28Ni4f 希土類金属64Gd 磁性現象示原子常磁性：不対電子磁気方向反強磁性：磁気、完全正負打消配列磁性：反強磁性同配列、磁気間大差、方向強磁性示強磁性：全磁気外部磁場完全方向揃、強磁性示（“実用