今天是7月6日,根据最新消息显示,中国稀土集团国贸公司在今天正式成立,而这个公司的成立,也意味着我们对于稀土的管控以及保护上升到了一个新的阶段,有着总公司的把控我们的稀土资源肯定会利用的更加好,那么稀土资源对国家来说有何意义呢?
第一、稀土资源具有不可再生性,在很多关键性的军工领域以及半导体都需要用到稀土资源,所以稀土对于国家来说很重要我国一直以来都是稀土大国,并且根据报道显示,我国的稀土储量在世界上占比近乎高达三分之一,并且供应量基本上占据了全世界的百分之90以上。而我国也同时是世界第一稀土出口国以及进口国。也是唯一拥有稀土全套生产线以及世界第一稀土炼金技术的国家。这一点从侧面就可以看出稀土有多么重要。稀土也就是18种稀有元素的总称,在军工领域以及半导体还有超导等技术都离不开这些稀有金属。因为这些金属不仅仅不可再生,而且因为和一般的铁以及铝不一样,它们的性能更加特殊,有些任务只有这些金属可以完成,所以稀土对国家是很重要的。
第二、稀土资源属于重要的战略资源,意义非常重要,对于国家来说不可或缺稀土资源不仅仅是重要的资源,更是很重要的战略资源,通过稀土的生产和出口我们可以调整世界上的稀土价格,从而保证自己的外贸不受侵犯,同时稀土也是有些地方争夺的要点,很多地方的人为了稀土资源甚至大打出手,可以说稀土作为稀缺资源,意义非常重要,这对于我们来说是不可或缺的。
希望大家保护好稀土资源,尤其是不能让稀土资源以太便宜的价格卖给其他人,要不然就会损失我们的稀土资源!
摘要:热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体电阻,具有许多独特的优点和用途,在自动控制、无线电子技术、遥控技术及测温技术等方面有着广泛的应用。本实验通过用电桥法来研究热敏电阻的电阻温度特性,加深对热敏电阻的电阻温度特性的了解。 关键词:热敏电阻、非平衡直流电桥、电阻温度特性1、引言 热敏电阻是根据半导体材料的电导率与温度有很强的依赖关系而制成的一种器件,其电阻温度系数一般为(-0.003~+0.6)℃-1。因此,热敏电阻一般可以分为: Ⅰ、负电阻温度系数(简称NTC)的热敏电阻元件 常由一些过渡金属氧化物(主要用铜、镍、钴、镉等氧化物)在一定的烧结条件下形成的半导体金属氧化物作为基本材料制成的,近年还有单晶半导体等材料制成。国产的主要是指MF91~MF96型半导体热敏电阻。由于组成这类热敏电阻的上述过渡金属氧化物在室温范围内基本已全部电离,即载流子浓度基本上与温度无关,因此这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要考虑迁移率与温度的关系,随着温度的升高,迁移率增加,电阻率下降。大多应用于测温控温技术,还可以制成流量计、功率计等。 Ⅱ、正电阻温度系数(简称PTC)的热敏电阻元件 常用钛酸钡材料添加微量的钛、钡等或稀土元素采用陶瓷工艺,高温烧制而成。这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要依赖于载流子浓度,而迁移率随温度的变化相对可以忽略。载流子数目随温度的升高呈指数增加,载流子数目越多,电阻率越小。应用广泛,除测温、控温,在电子线路中作温度补偿外,还制成各类加热器,如电吹风等。 2、实验装置及原理 【实验装置】 FQJ―Ⅱ型教学用非平衡直流电桥,FQJ非平衡电桥加热实验装置(加热炉内置MF51型半导体热敏电阻(2.7kΩ)以及控温用的温度传感器),连接线若干。 【实验原理】 根据半导体理论,一般半导体材料的电阻率 和绝对温度 之间的关系为 (1―1) 式中a与b对于同一种半导体材料为常量,其数值与材料的物理性质有关。因而热敏电阻的电阻值 可以根据电阻定律写为 (1―2) 式中 为两电极间距离, 为热敏电阻的横截面, 。 对某一特定电阻而言, 与b均为常数,用实验方法可以测定。为了便于数据处理,将上式两边取对数,则有 (1―3) 上式表明 与 呈线性关系,在实验中只要测得各个温度 以及对应的电阻 的值, 以 为横坐标, 为纵坐标作图,则得到的图线应为直线,可用图解法、计算法或最小二乘法求出参数 a、b的值。 热敏电阻的电阻温度系数 下式给出 (1―4) 从上述方法求得的b值和室温代入式(1―4),就可以算出室温时的电阻温度系数。 热敏电阻 在不同温度时的电阻值,可由非平衡直流电桥测得。非平衡直流电桥原理图如右图所示,B、D之间为一负载电阻 ,只要测出 ,就可以得到 值。 当负载电阻 → ,即电桥输出处于开 路状态时, =0,仅有电压输出,用 表示,当 时,电桥输出 =0,即电桥处于平衡状态。为了测量的准确性,在测量之前,电桥必须预调平衡,这样可使输出电压只与某一臂的电阻变化有关。 若R1、R2、R3固定,R4为待测电阻,R4 = RX,则当R4→R4+△R时,因电桥不平衡而产生的电压输出为: (1―5) 在测量MF51型热敏电阻时,非平衡直流电桥所采用的是立式电桥 , ,且 ,则 (1―6) 式中R和 均为预调平衡后的电阻值,测得电压输出后,通过式(1―6)运算可得△R,从而求的 =R4+△R。 3、热敏电阻的电阻温度特性研究根据表一中MF51型半导体热敏电阻(2.7kΩ)之电阻~温度特性研究桥式电路,并设计各臂电阻R和 的值,以确保电压输出不会溢出(本实验 =1000.0Ω, =4323.0Ω)。 根据桥式,预调平衡,将“功能转换”开关旋至“电压“位置,按下G、B开关,打开实验加热装置升温,每隔2℃测1个值,并将测量数据列表(表二)。 表一 MF51型半导体热敏电阻(2.7kΩ)之电阻~温度特性 温度℃ 25 30 35 40 45 50 55 60 65 电阻Ω 2700 2225 1870 1573 1341 1160 1000 868 748 表二 非平衡电桥电压输出形式(立式)测量MF51型热敏电阻的数据 i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 温度t℃ 10.4 12.4 14.4 16.4 18.4 20.4 22.4 24.4 26.4 28.4 热力学T K 283.4 285.4 287.4 289.4 291.4 293.4 295.4 297.4 299.4 301.4 0.0 -12.5 -27.0 -42.5 -58.4 -74.8 -91.6 -107.8 -126.4 -144.4 0.0 -259.2 -529.9 -789 -1027.2 -124.8 -1451.9 -1630.1 -1815.4 -1977.9 4323.0 4063.8 3793.1 3534.0 3295.8 3074.9 2871.1 2692.9 2507.6 2345.1 根据表二所得的数据作出 ~ 图,如右图所示。运用最小二乘法计算所得的线性方程为 ,即MF51型半导体热敏电阻(2.7kΩ)的电阻~温度特性的数学表达式为 。 4、实验结果误差 通过实验所得的MF51型半导体热敏电阻的电阻―温度特性的数学表达式为 。根据所得表达式计算出热敏电阻的电阻~温度特性的测量值,与表一所给出的参考值有较好的一致性,如下表所示: 表三 实验结果比较 温度℃ 25 30 35 40 45 50 55 60 65 参考值RT Ω 2700 2225 1870 1573 1341 1160 1000 868 748 测量值RT Ω 2720 2238 1900 1587 1408 1232 1074 939 823 相对误差 % 0.74 0.58 1.60 0.89 4.99 6.20 7.40 8.18 10.00 从上述结果来看,基本在实验误差范围之内。但我们可以清楚的发现,随着温度的升高,电阻值变小,但是相对误差却在变大,这主要是由内热效应而引起的。 5、内热效应的影响在实验过程中,由于利用非平衡电桥测量热敏电阻时总有一定的工作电流通过,热敏电阻的电阻值大,体积小,热容量小,因此焦耳热将迅速使热敏电阻产生稳定的高于外界温度的附加内热温升,这就是所谓的内热效应。在准确测量热敏电阻的温度特性时,必须考虑内热效应的影响。本实验不作进一步的研究和探讨。 6、实验小结通过实验,我们很明显的可以发现热敏电阻的阻值对温度的变化是非常敏感的,而且随着温度上升,其电阻值呈指数关系下降。因而可以利用电阻―温度特性制成各类传感器,可使微小的温度变化转变为电阻的变化形成大的信号输出,特别适于高精度测量。又由于元件的体积小,形状和封装材料选择性广,特别适于高温、高湿、振动及热冲击等环境下作温湿度传感器,可应用与各种生产作业,开发潜力非常大。参考文献: [1] 竺江峰,芦立娟,鲁晓东。 大学物理实验[M] [2] 杨述武,杨介信,陈国英。普通物理实验(二、电磁学部分)[M] 北京:高等教育出版社 [3] 《大学物理实验》编写组。 大学物理实验[M] 厦门:厦门大学出版社 [4] 陆申龙,曹正东。 热敏电阻的电阻温度特性实验教与学[J]<1稀土发光材料的分类物质发光现象大致分为两类:一类是物质受热,产生热辐射而发光;另一类是物体受激发吸收能量而跃迁至激发态(非稳定态)在返回到基态的过程中,以光的形式放出能量。以稀土化合物为基质和以稀土元素为激活剂的发光材料多属于后一类,即稀土荧光粉。因为稀土元素原子的电子构型中存在4f轨道,当4f电子从高的能级以辐射弛豫的方式跃迁至低能级时就发出不同波长的光。稀土元素原子具有丰富的电子能级,为多种能级跃迁创造了条件,从而获得多种发光性能.1.1稀土材料光致发光因为稀土离子本身所具有的独特结构和性质,使得其在与有机配体配合后,具有能发出稀土离子发光强度高、颜色纯正的荧光和有机发光化合物所需能量低、荧光效率高、易溶于有机介质的优点。稀土有机配合物的荧光主要是受激发配体通过无辐射分子内能量传递,将受激发能量传递给中心离子,中心离子发出特征荧光,稀土离子的这种发光现象称为“稀土敏化发光”。当稀土离子被激发时可发出很强的荧光,它们从基态接受配体传递的能量后过渡到激发态,放出能量,即发出荧光后又回到基态,在这个能量传递过程中既有分子内能量传递,也有分子间能量传递。其中,分子间能量传递的效率可以通过提高体系的温度和配体的浓度得到增强,而稀土有机配合物分子内能量传递过程几十年来一直是无数研究工作的主题。1.2稀土材料电致发光电致发光是指电场作用于半导体诱导的发光行为,它有直流和交流两种模式。对于有机材料主要是直流模式,电致发光的过程通常是这样的:首先载流子从金属电极注入有机层,在电场作用下,载流子在有机层中传输,然后载流子复合产生单态激子,最后单态激子辐射衰减导致发光。近年来,稀土配合物有机电致发光材料的研究在提高发光亮度方面取得了明显的进步,这主要是对配体结构、中心离子类型以及配合物整体结构与材料发光性能的关系进行了较为深入研究的结果。稀土配合物发光的特点是:配体的结构发生变化,配合物的发射波长不变。因此,对配体结构进行化学修饰,可改变配合物的发光强度,但不影响配合物的发射波长。但稀土有机材料的一个主要的缺陷就是:以小分子稀土配合物作发光层,真空蒸镀成膜困难,器件制备工艺复杂,在成膜和使用过程中容易出现结晶,使层间接触变差,从而影响器件的发光性能和缩短使用寿命。欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出
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