SnO2基負(fù)溫度系數(shù)熱敏陶瓷結(jié)構(gòu)與電性能研究.pdf

1、負(fù)溫度系數(shù)(Negative Temperature Coefficient，NTC)熱敏陶瓷材料在抑制浪涌電流、溫度測量和溫度補(bǔ)償?shù)确矫嬗袕V泛的應(yīng)用。最常用的NTC陶瓷材料是具有尖晶石結(jié)構(gòu)的過渡金屬復(fù)合氧化物，如Mn-Ni-O，Mn-Ni-Co-O，Mn-Ni-Cu-O和Mn-Ni-Fe-O等。由于材料的電性能與陽離子分布以及晶粒和晶界的微結(jié)構(gòu)有關(guān)，尖晶石結(jié)構(gòu)的NTC陶瓷易發(fā)生老化現(xiàn)象，實(shí)際應(yīng)用受到限制。本論文以SnO2基陶瓷材料為研

2、究對象，研究Sb和P摻雜對材料晶體結(jié)構(gòu)與性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，Sb和P摻雜的SnO2陶瓷材料具有四方金紅石結(jié)構(gòu)，并具有良好的NTC效應(yīng)。本論文開展了以下主要工作:
　　 (1)以Sn粉為主要原料，采用濕化學(xué)法制備了Sn1-xSbxO2-δ(x=0.3％，0.5％，0.7％，1％)粉體，用傳統(tǒng)陶瓷燒結(jié)工藝制得致密陶瓷材料。隨著Sb含量的增加，陶瓷體的電阻率ρ50℃越來越小，在102～106Ω·cm間變化，材料常數(shù)B值在2000～5

3、000 K范圍內(nèi)，材料顯示出良好的NTC效應(yīng)。XRD圖譜顯示陶瓷體為單一的四方金紅石結(jié)構(gòu)，SEM圖譜顯示其具有優(yōu)良的陶瓷結(jié)構(gòu)特征:晶粒的生長情況良好，晶界清晰，結(jié)構(gòu)致密。
　　 (2)通過交流阻抗分析研究了陶瓷體NTC效應(yīng)中晶粒和晶界對電阻的不同貢獻(xiàn)。結(jié)果表明，Sn1-xSbxO2-δ陶瓷材料的電阻由晶界起主要貢獻(xiàn)，NTC效應(yīng)是晶粒和晶界共同作用的結(jié)果。
　　 (3)研究了兩種助燒劑（Li-Ti-O和CuO）對Sb和P摻

4、雜的SnO2基陶瓷體的燒結(jié)性和電性能的影響。結(jié)果表明，添加助燒劑后能在1100～1200℃燒結(jié)得到相對密度在95％以上的陶瓷樣品;隨著助燒劑含量的增加，陶瓷體的電阻率越來越大，在不影響陶瓷體的電性能的情況下，兩種助燒劑Li-Ti-O和CuO的加入量分別應(yīng)控制在1 wt％和2 wt％左右。
　　 (4)研究了Sb和P共同摻雜對SnO2陶瓷電性能的影響。Sb和P共同摻雜能很好的調(diào)節(jié)陶瓷的室溫電阻率，同時(shí)也提高了材料常數(shù)B值。交流阻抗