陶瓷有絕緣性、磁性、介電性、導電性（半導電性）等多種電磁性能。

陶瓷傳感器材料與金屬傳感器材料相比，其主要特點是彈性性能高、滯后小，在小位移時其耐疲勞性、長期穩(wěn)定性及耐腐蝕性均較好。陶瓷在破碎以前，其應力-應變關系始終保持線性，最適于制作高溫工作下的彈性元件。同時，陶瓷材料價格低廉，因此，在傳感器材料中陶瓷材料受到髙度重視。

陶瓷傳感器材料可分為兩類：檢測能量的物理傳感器材料和識別化學物質及其含量的化學傳感器材料。前者敏感光、熱、壓力和聲等能量，可構成熱、位置、速度、紅外等傳感器；后者接受化學物質而產生能量變化，可構成氣敏等傳感器。傳感器用陶瓷材料的種類較多，但大都是氧化物陶瓷。

半導體陶瓷傳感器的熱敏特性

在家用電氣產品、汽車和工廠過程控制中，使用最多的敏感元件是熱敏元件，下表列出陶瓷敏感元件的機理、材料和用途。

表 陶瓷系熱敏元件的機理、材料和用途

熱敏電阻是陶瓷熱敏元件的代表，如上圖所示，它可分為NTC（負溫度系數(shù)）、PTC（正溫度系數(shù)）和CTR（臨界溫度）熱敏電阻。NTC熱敏電阻以NiO，CoO和Mn02等過渡金屬氧化物為主要成分，多數(shù)是近似尖晶石的晶體結構。通常，這些半導體的電阻不受氧影響，在空氣中穩(wěn)定性好，雜質的影響也較小，它們是熱敏電阻的良好材料，工作溫度范圍為－20?＋300℃。

各種熱敏電阻的電阻-溫度特性

汽車、鍋爐等用的高溫熱敏電阻材料可用Zr02﹣Y203，ZrO2﹣CaO系螢石結構的離子導體，以及CoO﹣AI203系尖晶石型結構的電子導體。氧離子導體的Zr02系元件可使用穩(wěn)定化的立方晶體結構的氧化鋯陶瓷材料，實現(xiàn)穩(wěn)定化的方法是添加少量Ca0，Mg0，Y203等，使之與Zr02構成置換形固溶體，從而消除由于伴隨1000?1100℃時產生的單斜晶系、正方晶系的相變而產生的急劇體積變化。

電子導體的種類很多，但能用于高溫的不多。通常多數(shù)電子導體的過渡金屬氧化物在1000℃附近有相變點，為了穩(wěn)定性能，必須充分老化。此外，氣氛會使氧化狀態(tài)發(fā)生變化，故需要用抗氣氛性能好、髙溫沒有相變的配方，以及老化性能好的組分。

PTC熱敏電阻的材料主要是鈦酸鋇系半導體陶瓷，其電阻開始急劇增大的溫度可通過化學組分控制。該熱敏電阻不僅可用作測溫熱敏元件，還可用作能起開關作用的控溫元件及電阻加熱元件，因此，它可同時兼有敏感元件、加熱器和開關三個功能。當發(fā)熱體的溫度上升到特定溫度時電阻增加，從而限制電力消耗，故發(fā)熱體有保持特定溫度的功能。這種熱敏電阻可用于暖風器、被褥干燥等。

以礬系（VO2）為主要成分的熱敏電阻，與鈦酸鋇系半導瓷相反，它在70℃附近電阻急劇減小。產生這種現(xiàn)象是因為VO2在70℃附近晶體結構發(fā)生變化，使其由半導體性導電變?yōu)榻饘傩詫щ?。利用這種現(xiàn)象制作的熱敏電阻稱臨界溫度熱敏電阻（CTR），這種熱敏電阻可用于檢測特定溫度的轉變點，作為制造紅外探測器和溫度報警器等的敏感元件。

以Mn﹣Zn系鐵氧體為代表的磁性材料，一旦達到居里溫度，將產生鐵磁性-順磁性轉變。這種特性的重復性好，可用它構成準確的感溫元件。添加少量元素，能提高磁性材料的抗熱能力、機械強度、熱導率，并可使居里溫度附近的磁化率變化顯著。磁性瓷材料（也稱磁性材料為黑瓷）的特點如下：

①居里溫度不隨時間變化，它僅取決于材料配方；

②其工藝是一般陶瓷工藝，容易加工成各種形狀，且價格便宜；

③居里溫度附近的磁化率溫度系數(shù)大，可獲得準確的動作；

④可通過調整配方，獲得任意居里溫度。

利用磁性瓷材料的上述性質可構成熱反應器開關，它由感溫鐵氧體和磁鐵組成，并由溫度控制導向開關。這種熱反應器開關可用作電爐、干燥器、電子爐的溫度控制，以及防止過冷、過熱和報知火災的溫度監(jiān)視。

穩(wěn)定的氧化鋯除用作前述的氧敏元件外，還可用作高溫熱敏元件。用氧化鋯構成濃差電池，其兩端在600℃以上產生電動勢，若預先使兩端的氧分壓固定，則根據(jù)所測得的電動勢，由能斯脫公式可求出溫度。這種氧化鋯的抗熱性能好，其電動勢跟溫度成正比，故可用它制作溫度測量和控制用的高溫熱敏元件。
來源：muRata