半导体物理课设片式ptc

1、片式 PTC背景：PTC 热敏电阻材料，有其独特的电阻-温度特性，可用来制造各种自动恒温发热体，启动开关元件，过流及过热保护元件和旁热信息感应的温度传感器。为适应电子元件小型化、片式化、表面贴装化的发展趋势，开始了片式叠层化的 PTC 热敏电阻的研究，即片式 PTC。经过半个多世纪的发展，PTC 热敏电阻已成为铁电陶瓷中继陶瓷电容器和压电陶瓷之后的第三大类应用产品，被日益广泛地应用在各个领域中，其社会需求量也越来越大。随着科学技术的发展，人们对PTCR 性能的要求越来越高。PTCR 元件对温度尤其敏感，温度的略微差异都可能导致其性能参数的改变，这使得在 PTCR 的实际生产过程中对炉温分布的要

2、求特别高，受实际条件的限制，目前还不能生产出炉温分布非常均匀一致的烧结炉，这给生产过程带来了许多，烧成产品的不高、性能不稳定、组织分散性较大、消耗大、成本高、收益少。工艺研究高分子 PTC 的加工工艺主要有混炼、成型、热处理与交联。混炼的研究，主要集中在其时间与温度等工艺参数的选择上。成型，目前主要采用模压。不同的成型方试材料有不同的导电性。一般来说，模压挤出注射吹膜流延。热处理都是在稍低于聚合物的熔融温度下进行。若温度超过基本的，就会使电阻率急剧下降，出现 NTC现象。因此，常用交联处理，以消除 NTC 现象，提高 PTC 效应及稳定联可分为化学交联和辐射交联。由于化学交联所产生的交联结构对

3、导电粒子的不完全，且其凝胶含量无法积累，所以较少应用。对于辐射交联，效果较好，但辐射源使用有限制，提出一条新路径，就是在聚合物中加入绝缘氧化物，如Al2O3、SiO2等来三相结构，即：聚合物-导电粒子-绝缘相。第三相的加入，不仅能消除NTC 现象，还能使复合材料在高于的温度下，仍然具有很高的阻值与机械强度。由于混炼和交联是影响高分子 PTC 性能的两道关键工序，所以近年来，工艺与设备的研究、改进，也主要集中于此。配方的改进是 120C,而现在市场上超过 120C 的BaTi（BT）的3PTCR 几乎全部是通过加铅来实现的，铅会危害人们的身体健康，污染环境。所以，人们一直试图研究出环保型无铅高的

4、 PTC 材料。在这一领域中，（Bi0.5，Na0.5）TiO3(简称 BNT)和（Bi0.5，K0.5）TiO3（简提高到 175。C 左右，当其添加量大于 0.8%称 BKT）。BNT 可将（摩尔分数）时，瓷绝缘化。添加少量的 BNT、BKT，PTC 材料的点将提高几十度，但同时室温电阻也快速增大，能出有实用价值的无铅高温 PTC 材料。PTC 热敏电阻利用半导瓷的晶界特性，其 PTC 效应是一种晶界效应，元件性能与两极间所有晶界的数目直接相关，这使得所的片式 PTCR 不能太薄（其厚度一般为 200500um），一般采用厚膜成型方法如注凝成型、注浆成型或轧膜成型等来。在片式 PTCR 的

5、制备过程中，获得结构均匀、无缺陷并具有良好韧性的素坯是关键，因此研究成型工艺对素坯和瓷片显微结构的影响是很有必要的。注凝成型：利用有机单体的水溶液为介质，加入分散剂相含量、低粘度的陶瓷浆料，在剂和催化剂的作用下，有机单体交联聚三维网络状凝胶，使浆料中的陶瓷粉体原位成型。注浆成型：以水为介质，在陶瓷粉体中加入分散剂、粘合剂及增塑剂相含量的陶瓷浆料，再将其注入具有渗透性的多孔石膏磨具中，使悬浮的浆料吸附于模具内壁，形成具有一定厚度和强度的素坯。BaTiO3 基陶瓷粉体的实验所用陶瓷粉料为 BaTiO3基 PTCR 陶瓷粉料，其组成为（Ba0.80Sr0.1995Y0.005）Ti1.01O3+2.

6、0mol%SiO2+0.08mol%Mn（NO3）2，它是 BaCO3、SrCO3、TiO2、Y2O3 和 SiO2 的预与Mn（NO3）2 混合而成的。其制备过程是：将上述氧化物按配比称重后，用常规陶瓷工艺惊醒球磨混料，混合料干燥后，经过预烧、球磨、干燥、过筛等工序得到 BaTiO3基陶瓷粉体。烧结温度在生坯已烧结成瓷的情况下，烧结温度越高，晶粒结晶越小，电阻率会增大。烧结曲线的确定：保温时间的长短对电阻率的影响较大，一般要求保温时间大于一小时，但保温一小时后的电阻率较大。保温时间缩短，PTC 性能会下降。不同升温速度对 PTC 热敏电阻性能有着重要影响。降温过程也对 PTC 性能有重要影响，据介绍，快速降温至 1200。C 左右保温一定时间后