【摘 要】
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钛酸钡基陶瓷材料在居里点Tc之前呈现良好的NTC特性,关于BaTiO3陶瓷在NTC特性及其机理方面的研究,迄今国内外很少见报导,是一个比较新的研究方向。钛酸钡基NTC功能陶瓷有着广
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钛酸钡基陶瓷材料在居里点Tc之前呈现良好的NTC特性,关于BaTiO3陶瓷在NTC特性及其机理方面的研究,迄今国内外很少见报导,是一个比较新的研究方向。钛酸钡基NTC功能陶瓷有着广阔的市场应用前景和重要的研究价值。根据氧化物半导体理论获得高电阻率、低B值材料是困难的。为满足物联网、汽车电子、各种半导体器等对宽温区温度补偿和测温应用急剧增长的需要,因此要求NTC热敏材料实现高电阻值、低B值。而采用常规的热敏材料配方是无法实现的。高电阻值、低B值热敏材料己成为当今负温度系数热敏电阻制造的一大难题。本实验采用固相合成法合成BaTiO3基NTC热敏陶瓷电阻材料,通过添加Pb以提高材料的居里点,以扩大NTC元件的工作温度范围,研究探索其NTC温度范围内其实现高电阻值、低B值特征的可能性;掺杂Nb205以提高半导化程度,降低材料的电阻率;添加BN做助烧剂,降低烧结温度。本文主要研究了烧结工艺与配方对BaTiO3基NTC热敏陶瓷材料的影响,并就线性NTC及高电阻率低B值的NTC材料做了研究。主要结论如下:(1)烧结温度对NTC材料的性能有很大影响,室温电阻率ρ25与烧结温度呈U型关系,本实验中,烧结温度在1180℃时,样品性能较好,为样品的较佳烧结温度。烧结中对样品进行适当的保温有利于助于晶粒半导化,降低室温电阻值,本实验中,保温1h时室温电阻率较小,样品的NTC性能也较好;(2)Pb能有效提高材料的居里点,扩大材料的工作温度范围。本实验中,居里点T。最高达330℃。同时,Pb的掺杂可以降低材料的电阻率,提高半导化程度;(3)BN是一种非常有效的助烧剂,能有效降低烧结温度,BN越多烧结温度越低。少量BN和Nb205的加入能提高材料的半导化程度,降低材料的电阻率,实验中BN为2mo1%时室温电阻率较低,ρ25=35.7Ω·cm。同时证实了Nb205有抑制晶粒生长的作用;(4)实验所得样品,电阻率为1316.7Ω·cm,B值为954.1,属于典型的高电阻率、低B值的NTC热敏电阻,且Tc为330℃,工作温度范围较大,具有良好的应用前景。
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