NTC热敏电阻材料的制备方法及在电子器件中的应用-1
发布者 : admin
发布时间 : 2018/10/29 04:10:13
NTC热敏电阻的电阻值随温度升高而下降，被广泛应用于温度测量、温度控制、温度补偿、抑制浪涌电流等领域。
目前，在温度范围-60℃到300℃内，实际应用和研究最多的NTC热敏电阻材料大多选择Mn-Co-Ni-Cu-Fe系尖晶石型过渡金属氧化物，通常应用基于MnO的尖晶石结构的材料。但MnO材料的电阻率太高，故而不适用于作为NTC热敏电阻材料，目前通常的做法是通过掺杂其他的金属元素来改善其导电性。镍是被应用最广泛的一种元素，目前绝大部分的尖晶石结构的NTC材料都添加了镍，因为Ni离子不易转变为高价或低价离子，它的主要作用是进入B位形成全反或半反尖晶石晶体结构，促使载流子的形成。这类NTC材料主要包括Ni-Mn-O，Fe-Ni-Mn-O，Zn-Ni-Mn-O，Co-Ni-Mn-O，和Cu-Ni-Mn-O等。
但是镍元素的加入有如下弊端：
(1) 镍是相对昂贵的元素，通过掺杂镍来改善NTC材料的电性能，这使得材料成本较高；
(2) 镍应用于某些与人体接触的器件上时(如生物工程材料器件、医用设备等)，有些人群会出现过敏现象，所以，国际上对含镍制品的使用控制越来越严格，在某些行业甚至禁止含镍产品的应用。
为了克服上述现有技术存在的缺陷，现提供一种成本低及应用领域广的NTC热敏电阻材料及其制备方法。该方法所得的NTC热敏电阻的B值范围为3000～5500K，25℃电阻率为100～60000Ω·CM，电阻漂移率为0.1～3％。具体操作如下：
(1)：按照结构通式CuZnMnO，其中0.1≤x≤0.9，0.8≤y≤1，分别称取含有Cu、Zn、Mn元素的原料进行混合，在混合后的混合物中加入分散剂和磨介材料，进行磨制混合；
(2)：将磨制好的混合粉体干燥，干燥温度控制在70～120℃；
(3)：将干燥后的粉体煅烧，煅烧温度控制在600～900℃，煅烧时间为1～12小时；
(4)：在煅烧后的粉体中添加粘结剂进行造粒，获得流动性好的粉粒；
(5)：将步骤(4)所得的粉粒模压成型，成型压力控制在200～300MPa；
(6)：将成型后的素坯从室温加热到1000～1200℃烧结，控制升温速率为1～20℃/min，保温烧结2～24小时，然后随炉冷却至室温，得到NTC热敏电阻材料。
步骤(1)所述的含有Cu、Zn、Mn元素的原料选自含有Cu、Zn、Mn元素的氧化物、碳酸盐、乙酸盐、或草酸盐类。
步骤(1)所述的分散剂包括无水乙醇、去离子水、丙酮或丁酮，所述的磨介材料包括玛瑙球、二氧化锆球或氧化铝球；原料与分散剂的质量比为1∶1～4，原料与磨介材料的质量比为1∶3～5，球磨时间为0.5～10小时，球磨机转速为50～200转/分钟。
步骤(4)所述的粘结剂包括聚乙烯醇，聚乙烯醇缩丁醛或羧甲基纤维素，粘结剂与煅烧后的粉体的质量比为1～5∶99～95。
与现有技术相比，本方法具有以下优点：(1)本方法提供的NTC热敏电阻材料不需要掺杂镍等相对昂贵的元素来改善其导电性，但是具有良好的电性能，这极大的降低了材料的生产成本：(2)本方法提供的NTC热敏电阻材料可以应用到生物工程材料器件、医用设备等禁止含镍产品的行业，产品应用领域广：(3)本方法提供的NTC热敏电阻材料的制备工艺简单，重复性好，以此材料制作的电子器件稳定性好，精度高。
