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Zn 掺杂对 Ni-Mn-Cu-O 系 NTC 热敏电阻的影响研究

发布时间:2018/2/8    访问人数:1222次
NTC)的热敏电阻是指其电阻值随温度的升高而呈近乎指数减小的一类温度敏感型电子元器件。这类电阻因具有对温度敏感、价格低廉、响应速度快、工作温度范围宽和互换性好等诸多优点得到了极大的发展,广泛用于测温、控温、补偿、稳压、遥控、流量流速测量以及时间延迟等设备中,在家电领域、汽车、医疗器械等领域被大量使用[1]。NTC 热敏电阻其核心组成是封装在其内部的NTC 热敏陶瓷,该类陶瓷通常是由若干种 3d 族过渡金属氧化物在高温下反应形成的具有尖晶石结构的一类无机功能材料。Ni-Mn-O 尖晶石作为负温度系数(negative temperature coefficient,NTC)热敏陶瓷的母体材料,对其研究一直深受关注。该体系的阳离子分布和导电机理是:Mn2+离子占据尖晶石结构中四面体位置(A 位),Ni2+离子、Mn3+离子和 Mn4+离子占据八面体位置(B 位);电子在位于尖晶石结构 B 位中的Mn3+离子和 Mn4+离子之间跳跃而产生的跳跃电导,其电阻率的大小同 Mn3+离子和 Mn4+离子的浓度积密切相关[2-3]。根据导电机理,很多研究者通过向 Ni-Mn-O体系掺入 Fe、Co、Zn、Cu、Mg、Al、Cr、Si 等元素可以获得电学性能参数各异的 NTC 热敏陶瓷材料体系,这些材料体系在一定的成份范围内和温度下可以获得尖晶石单相,NTC温度传感器且电阻率和热敏常数 B 值在很大的范围内(2000K-5000K)可调,为工业上不同电学性能参数的 NTC 热敏陶瓷的生产提供了有力的配方保证[4-11]。在工业生产中为了获得较低阻值的 NTC 热敏电阻 (25°C 电 阻 率 <1000 Ω•cm) , 通 常 需 要 使 用Ni-Mn-Cu-O 配方体系。在体系中引入 Cu 元素可以大幅降低其电阻率,但该体系制成的 NTC 热敏电阻产品具有较大的老化值,而且 Cu 含量越多,老化值越大,严重制约了低阻值 NTC 热敏电阻产品的应用[12]。本文针对 Ni-Mn-Cu-O 配方体系具有较大老化值的现收稿日期: 通讯作者:王忠Email:zbwang@hfut.edu.cn 基金项目:安徽省自然科学基金(1208085ME85)、国家科技型中小企业创新基金(07C26213210427)、国家火炬计划(2008GH010619)作者简介:汪洋(1961 年 4 月-),男,江苏南京人(籍贯),高级工程师,南京时恒电子科技有限公司总经理,主要从事热敏电阻的工业化生产和研发。E-mail: WY200201@126.com.研 究 与 试 制
象,在该体系中引入 Zn 元素,考察对该体系结构、电学性能和老化现象的影响.http://www.shiheng.com.cn
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