NTC温敏陶瓷指导书

21NTC热敏陶瓷NTC热敏陶瓷的概念与分类通常将电阻率随温度上升而下降的材料，称为负温度系数材料，简称NTCNTC〔比10倍以上准时间延迟等设备。这类热敏电阻材料绝大局部都是Mn、Co、Ni、Fe等过渡金程。(4~70K),常温热敏材料(-60~300℃),高温热敏材料>300℃)。二．NTC热敏电子陶瓷的导电机理对于含微量杂质的单质半导体〔如硅、锗〕及共价半导体〔如GaAs、GaP〕导电机制较好的符合能带模型理论。NTC热敏陶瓷材料主要是通过掺入的杂质〕和NiO是典型的金属缺位型半导体，当晶格中存在镍空位或低极化子中间的型模型才能合理的解释其跃迁电性能。CoONiOP型半导体〔金属缺位型284K为NaCl构造，低于此温度时将发生微小的晶格畸变，其导电机理，一般认为在120K以下属于小极化子能带半导体机制，而在此温度以上则变为小极化子的跳跃电导机制，这一点已被塞贝克系数的测量所证明；MnO同属于金属缺位型pNiO不同，高温下随氧分压的变化，电导消灭微小值，即发PN型转变。通过测量电导和塞贝克系数与温度的函数关系，证明其电导机制符合小极化子跳动模型。MnOCoONiOCuO、FeO等，使其在高温下形成半反或全反尖晶石构造的半导体材料。以下分三种状况争论其导电机理。MnOFO〔F〔>800oC4Mn3O4形式存在，其构造式为Mn2+(Mn3+Mn3+)O4

氧化物时，局部F离子占据B位而形成半反或全反尖晶石构造，相应的构造式为F3Mn3(F3Mn2 )O2,或者FMn3(F2Mn4 )O2,或者1-xx41-xx4F3 (F3Mn2)O2F2(F3Mn2)O244条件，因而可以形成半导体材料。式中B位离子假设取二、三价的形式，则电导过程为：Mn2++3+ Mn3++2+ 〔1〕式中B位离子假设取二、四价的形式，则电导过程为：Mn4++2+ Mn3++3+ (2)另外由于F2+与Mn3+均是变价离子，自然还应当考虑下述电导过程：F3++2+ 2++3+ (3)Mn4++Mn3+ Mn3++Mn4+ (4)B子的浓度，因而电导率随组分变化的最大点往往消灭在两种组分含量相当的部位。即有局部F离子进入B位而将B位的三价Mn3+置换出来，形成以下构造：F2Mn1-x

3 (F2Mn3 2x 4

BF2+Mn3+变价引起的。此过程可以理解为晶格〔4〕式描述。含锰的三元系半导体陶瓷导电机理与二元系的相像，锰的作用是形成构造或连续的固溶体目前应用较多的有Mn-Co-NiMn-Co-Cu、Mn-Ni-Cu等系列，在这些系列中Co、Ni、Cu等主要以二价的形式存在，而Mn则以三价和四价的形式存在。在晶格中锰离子优先占据B位，下面依次是Ni、价锰离子之间的价键交换：Mn4++Mn3+ Mn3++Mn4+。明显，在含锰三元体系中载流子的浓度与异价锰离子的浓度有关，即在肯定范围内〔小于60mol％，材料的电导率随锰含量的增加而增加。假设想转变材料的电阻率，可进一步引入低价受主杂质或高价施主杂质来实现。三．NTC热敏电子陶瓷材料的制备NTC热敏电子陶瓷材料分陶瓷粉体的制备，成型，烧成。固相反响法是指把不同氧化物按肯定配比称重，混合后在高温下煅烧制备成所需粉料。3-4承受化学法制粉则可较好地解决上述问题。沉淀液一般用碳酸铵，氢氧化钠〔钾〕及草酸等。化学反响后生成碳酸盐、硝酸盐混合液硝酸盐混合液参加沉淀过滤清洗枯燥烘干预烧球磨粉碎化学共沉法制粉的工艺流程1μm1.16NTC10000C3小时。硝酸盐热分解法由于省去了沉使粉料纯度及产品质量进一步提高。硝酸盐热分解法获得的粉料粒度大小与分布状况与化学共沉法相近。四．NTC热敏电子陶瓷材料的特征常数NTCB数及热特性常数等.材料常数B值和温度系数αNTC热敏电阻材料的阻温特性可用下式表示：令：△E/k=B

R=Rexp(△E/kT)T 0得 R=Rexp(B/T) (1)T 0式中，B为材料的常数；RT

TR0

T→∞时的电阻值；对式(1)两边取对数得㏑R=㏑R+B/T (2)T 0显见在单对数坐标下与呈线性关系,B值则为直线的斜率，B=lnR1lnR2

(3)1/T1

1/T2TT R或者 B=2.303 1 2 lg 2

(4)T T R1 2 11

T1

2

T2

规定，T=298K〔25℃，T=358K〔85℃。1 2电阻温度系数：α

=1

dlnRT

(5)TR dT dTT把式〔2〕代入式〔5〕中得：α B/T2T=－减小。静态伏安特性热敏电阻施加电压达热平衡后与稳态电流之间的关系。与热特性有关的特性耗散系数H耗散系数H指热敏元件功率耗散的变化量与C

(6)NTC热敏电阻的静态伏安特性 该元件电阻体温度变化3〕热时间常数热时间常数也称为响应时间，它表征热敏元件的体温随环境温度变化的速度特性。0TT0θ

境温度中，热敏电阻将因耗散热而逐步冷却，其热导方程为：-CdT=H(T-T)dt (7)0t=0，T=Tθ

；t=∞时，T=T0

-T0〕exp(-t/τ)

(8)0 θ