成分和熱處理工藝對NTC熱敏電阻元件性能影響的研究.pdf

1、負溫度系數(shù)熱敏電阻（NTCR）具有隨溫度升高阻值下降的特性，因為其所具有的測溫精度高，響應快，成本低廉，高信噪比等優(yōu)點，在家用電器、工業(yè)生產(chǎn)、精密儀器等很多領(lǐng)域被廣泛用于溫度測量、溫度控制和補償、穩(wěn)壓穩(wěn)流等，市場需求巨大。NTC電阻包括陶瓷片狀元件、厚膜元件和薄膜元件，其中薄膜型NTC電阻測溫更靈敏，精度更高，尺寸小，適應小型化和集成化需求，是研究和發(fā)展的重要方向。本論文以調(diào)控NTC熱敏電阻元件主要參數(shù)B值和室溫電阻率為目的，重點開展了

2、基于Mn-Ni-O、Mn-Co-O體系尖晶石結(jié)構(gòu)氧化物材料的組分調(diào)控、元素摻雜、陶瓷燒結(jié)溫度對微結(jié)構(gòu)和NTC電阻特性的影響及磁控濺射制備的非晶NTC薄膜退火研究。
　　本論文利用固相合成法制備Mn-Ni-O、Mn-Co-O基NTC電阻材料，研究了大范圍調(diào)節(jié)元素比例、元素摻雜對體系性能的影響。結(jié)果表明，Mn-Ni-O體系隨著Ni含量的增加，材料B值基本不變，電阻率大幅度增加；在其基礎(chǔ)上摻雜Cu會造成體系B值和室溫電阻率大幅下降，并改

3、善燒結(jié)特性，研究發(fā)現(xiàn)MnNiCuO材料可用于制備低B值、高室溫電阻率NTC電阻。Mn-Co-O體系的B值隨著Co含量增加呈現(xiàn)先下降后略有升高的特征；在其基礎(chǔ)上摻Cu會也造成體系B值和室溫電阻率下降，摻雜量越多下降越多；摻雜Si則會使Mn-Co-O體系材料室溫電阻率大幅升高而B值基本保持不變。
　　尖晶石結(jié)構(gòu)氧化物NTC材料具有小極化子跳躍導電特性，B值和室溫電阻率這兩個參數(shù)之間存在較強的關(guān)聯(lián)性，二者經(jīng)常同時改變。考慮到同時對NTC

4、電阻的B值和室溫電阻率兩個參數(shù)進行精確調(diào)控的需求，本論文以 Mn-Co-O基 NTC電阻為對象，研究了燒結(jié)溫度對材料性能的影響。實驗結(jié)果表明，在1200℃±50℃范圍內(nèi)，配比為 Mn1.55Co1.45O4的NTC電阻材料，隨著燒結(jié)溫度的升高，材料 B值基本不變，室溫電阻率降低了34％；對于配比為Mn0.9Co2.1O4的NTC電阻，隨著燒結(jié)溫度的升高，材料 B值基本不變，室溫電阻率增加43.5%。因此，通過控制燒結(jié)溫度可以非常有效地調(diào)

5、控NTC陶瓷的電阻參數(shù)。
　　采用磁控濺射法制備的NTC非晶薄膜，在高溫退火過程中會發(fā)生晶化，同時產(chǎn)生電性能和形貌的改變。本論文以AlN基片上沉積的Mn-Co-Ni-O功能層NTC薄膜為對象，研究了不同退火工藝對NTC薄膜性能和形貌的影響。退火過程原位電阻測試結(jié)果表明，NTC非晶薄膜的電阻從450?C開始發(fā)生明顯的變化，此后經(jīng)歷結(jié)構(gòu)弛豫、晶化形核和晶粒生長的過程。在恒溫退火階段，由于AlN基片與功能層鍵型不同，晶化導致的收縮造成功