負溫度系數(shù)熱敏電阻的制備和電性能研究.pdf

1、以錳為主的尖晶石結構過渡金屬復合氧化物具有顯著的負溫度系數(shù)特性(Negative Temperature Coefficient,簡稱NTC),即電阻率隨溫度升高而降低。由于NTC熱敏電阻的靈敏度和穩(wěn)定性較高,可靠性較好,價格低廉,所以被廣泛應用于溫度測量與控制、溫度補償和抑制浪涌電流等領域。這類材料的導電機理是聲子協(xié)同作用的小極化子跳躍模型,電阻率與溫度的關系符合Arrhenius方程:ρ=ρ0 exp[Ea/KT],其中Ea為載流子

2、跳躍激活能。25℃的電阻率ρ25、材料常數(shù)B25/50=Ea/K和老化系數(shù)△R/R是熱敏電阻的三個重要電性能參數(shù)。
　　熱敏電阻的電性能主要決定于體系中過渡金屬離子的價態(tài)和其在四面體和八面體中的分布,但影響這些離子價態(tài)和分布的因素有很多。例如,Cu離子在Mn-Ni-Cu-O體系中的價態(tài)和離子分布較為復雜,文獻中的報道不盡相同。至于Cu代替部分Mn后使得體系具有較高的電導率和老化系數(shù),其機理更是眾說紛紜。
　　目前,有些方法可

3、以提高NTC材料的穩(wěn)定性和一致性,例如調節(jié)控制初始粉料的密度、化學組分和微結構;調節(jié)電極的類型和性質;調節(jié)陽離子的分布等。也有人通過摻入其他元素或者第二相來減小熱敏電阻的老化系數(shù)。例如目前大多采用摻入Ba,Li和Si等元素抑制老化,但效果有限。
　　本文采用新穎的固相配位反應法制備了Mn-Ni-Cu-O復合氧化物粉體和熱敏陶瓷樣品。并研究了ZrO2第二相的摻雜對熱敏陶瓷電性能的影響。
　　本論文第一章介紹了熱敏陶瓷的歷史、材

4、料體系分類、制備方法、材料的導電機理以及熱敏陶瓷的應用與發(fā)展趨勢。
　　第二章研究了用高溫固相反應法制備FeNiMnO4負溫度系數(shù)熱敏電阻材料粉體,采用多次煅燒、球磨工藝,來提高陶瓷粉體的均勻性,從而提高NTC熱敏電阻材料的一致性和重復性,并提高陶瓷樣品的密度,降低NTC熱敏電阻的老化。
　　第三章研究了Cu0.3Ni0.66Mn2.04O4復合氧化物的室溫固相反應制備方法。發(fā)現(xiàn)乙酸銅、乙酸鎳、乙酸錳與草酸在室溫下混合球磨,