[其他]線性負溫度系數熱敏材料

無效

• 申請號: 87101848
• 申請日: 1987-03-09
• 公開（公告）號: CN87101848A
• 公開（公告）日: 1988-06-01
• 發明（設計）人: 武明堂;孫鴻濤;李平
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01C7/04
• 分類號: H01C7/04;C04B35/32
• 代理公司: 西安交通大學專利事務所
• 代理人: 徐文權

本發明涉及一種線性負溫度系數陶瓷熱敏材料的制造方法，用該材料制得的熱敏電阻器適合于測溫、控溫和溫度補償等場合。

在所有的常溫熱敏電阻器中，主要采用過渡金屬錳、鎳、鈷等氧化物制成負溫度系數（NTC）熱敏電阻器。這種NTC熱敏電阻器的主要優點是：靈敏度高、性能穩定、生產工藝簡單、成本低和適宜大批生產。但存在的主要問題是所有的NTC熱敏電阻器具有非線性的電阻溫度特性，而且，在大的溫度范圍內，電阻溫度特性線性化是相當困難的。現在，各國都在竭力尋找具有線性電阻溫度特性的熱敏材料。

本發明的目的在于構造Fe³⁺部分替代CO³⁺的尖晶石結構的半導體陶瓷材料系，來制造既具有上述NTC熱敏電阻器的優點，又可在較大的溫度范圍內具有線性的電阻溫度特性的熱敏電阻器。

本發明完成上述目的所采取的手段是：在CoO-Co₂O₃-Fe₂O₃陶瓷系中，改變三價金屬離子配比Fe³⁺/Co³⁺的值，構造Fe³⁺部分替代Co³⁺的尖晶石結構Co²⁺（Fe³⁺_XCo³⁺_2-X）O₄的半導體陶瓷。當Fe³⁺的摩爾數X在一定的范圍時，這種半導體陶瓷具有很大的電阻負溫度系數，并且電阻溫度特性呈線性關系。由這種半導體陶瓷制得的熱敏電阻器就具有線性的電阻溫度特性。

選擇這種CoO-Co₂O₃-Fe₂O₃陶瓷系，只需按一般的簡單陶瓷工藝，不用增加設備和工序，就能大批量地生產低成本、高穩定的園片狀熱敏電阻器。改變成型模子又可得到其它形狀的熱敏電阻器。這種熱敏電阻器既具有線性的電阻溫度特性，又有較大的電阻溫度系數和高的時間穩定性。

用本發明熱敏材料制作園片狀熱敏電阻器的具體生產過程是：按各氧化物的摩爾比：CoO∶Co₂O₃∶Fe₂O₃＝1∶（1-X/2）∶X/2，充分混合，濕磨2～4小時;得到的混合物在900～1100℃溫度下予燒，保溫1～2小時;將予燒料磨細，加5%的聚乙烯醇粘合劑，壓制成φ10×1mm的園片，在空氣中，1200～1400℃燒結1～6小時;最后在瓷片兩面加制歐姆接觸銀電極，就獲得園片狀熱敏電阻器。

五種試樣的具體實施例如下：各氧化物的摩爾比為：CoO∶Co₂O₃∶Fe₂O₃＝1∶（1-X/2）∶X/2，其中X的取值范圍：0≤X≤2。當X分別取0，0.5，1.0，1.5，2時，按以上生產過程制成五種試樣，測得各種試樣的參數如表1所示。從表1可知，除X＝0外，各種配方所得試樣的常數B都較大。

以下將結合附圖對本發明作進一步詳細的描述。

圖1是用本發明線性負溫度系數熱敏材料制得的園片狀熱敏電阻器的結構圖。

圖2是制得的熱敏電阻器的電導激活能△E與鐵的摩爾數X的關系圖。

圖3是四種試樣的感溫電阻率ρ與溫度T的關系圖。

參照圖1，該圖示出了園片狀熱敏電阻器的具體結構，在φ10×1mm的陶瓷園片上，印刷銀電極，然后焊接引線。

圖2是熱敏電阻器的電導激活能△E與鐵的摩爾數X的關系。當加入Fe³⁺后，陶瓷電阻器的電導激活能大大增加（△E＞0.35ev），相應的電阻負溫度系數也增大，d_T的值約為-2.5%/℃，NTC熱敏電阻器的B值可達4000K以上。

圖3是四種試樣的電阻溫度特性，圖中1、2、3、4為試樣編號。當發生Fe³⁺替代Co³⁺時，NTC熱敏電阻器的電阻溫度特性變成線性，但仍然具有較大的電阻負溫度系數。

用以上這些配方制造的NTC熱敏電阻器不但具有線性的電阻溫度特性，而且其特性對測試頻率、測試電壓非常穩定，幾乎不隨時間改變。