钙钛矿结构负温度系数热敏陶瓷的电性能研究

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1、中国科学技术大学硕士论文摘要采用负温度系数(Negativetemperaturecoefficient，NTC)材料制成的电阻元件具有较高的温度灵敏度和稳定性，并且价格低廉，在温度测量、温度控制、抑制浪涌电流等方面具有广泛的应用。大多数的NTC热敏电阻由过渡态属元素(Ni、Mn、Co、Fe、Cu等)，稀土金属元素形成的具有尖晶石或钙钛矿，萤石结构的复合金属氧化物构成，电阻率与温度的关系符合Arrhenius指数关系：p=poexp(Ea／kT)，P和po分别为温度在r和无穷大时的电阻率，k：是

2、玻尔兹曼常数，Ea是活化能，丁是绝对温度。热敏材料通常采用室温(250C)下的电阻值和热敏常数B表征，其中热敏常数与活化能的关系为B=Ea／k。在实际应用中，NTC热敏陶瓷必须具有合适的电学性能和足够的稳定性。本论文以中高温下使用的NTC材料为研究对象，研究了Mn掺杂对La—A1．O和La．Sr．Ti．O体系电学性能及稳定性的影响。第一章介绍热敏电阻的分类情况，以及NTC热敏电阻的发展历程、基本参数及发展趋势，最后介绍了NTC热敏陶瓷的制备过程、导电机理，和本论文的研究思路。第二章采用溶胶凝胶法

3、制备了La．S卜Ti—O体系粉体，并研究了其在200"-"900℃范围内的电学性能和稳定性。研究发现在此温度范围内该体系的电阻率与温度关系符合Arrhenius指数关系。在升降温过程中电阻值发生漂移，通过文献对比和热重结果分析我们可以认为稳定性差可能是材料在测试过程中发生氧化导致。第三章采用溶胶凝胶法制各了La．Sr’Ti．Mn—O体系粉体，并研究了其在中温．(200～500℃)范围内的电学性能和稳定性。研究发现在该温度范围内该体系各组分的电阻率与温度关系符合Arrhenius指数关系，Mn掺杂

4、以后在升降温过程中电阻值发生的漂移减小，稳定性良好，并且在Mn含量x<10％mol时体系为单一的立方相，有较宽的参数调节范围。第四章采用溶胶凝胶法制备了La．AI．Mn．O体系粉体，并研究了其在室温范围内的电学性能和稳定性。研究发现该体系的电阻率和热常数B值随着Mn含量的增加而一直下降，各组分稳定性较好，Mn在其中的固溶度和渗流阀值尚待实验确定。关键词：NTC热敏电阻电性能稳定性Abstl’actSomematerialsexhibitdecreasingelectricalresistance

5、withincreasingtemperature．Thermistorsmadefromthesenegativetemperaturecoefficient(NTC)materialshavebeenwidelyusedfortemperaturemeasurementandcontr01．andtorthesuppressionofinrushcurrent，duetotheirhighsensitivitytotemperaturechange，highstabilityandlowpr

6、ice．MostofNTCthermistorsarebasedonmixedoxidesoftransitionalelements(Mn，Ni，Fe，Co，Cu)andtherare-earthelementswhichcrystallizeinspinel‘structure，perovskitestructureandfluoritestructure．Theirspecificresistivityfollowsthewell．knownArrheniusrelation：p=poex

7、p(E,,／kT)，inwhichPisthespecificresistivity，P0theresistivityatinfinitetemperature，EatheactivationenergyforelectronicconductiolJ，kBoltzmann’SconstantandTabsolutetemperature．TwoparametersareusedtocharacterizeNTCthermistormaterials，p25，thespeci丘cresistiv

8、ityat25。CandthethermalconstantB(unitinK)withB2Ea／k．Forpracticalapplications，NTCthermistorswithproperelectricalresistivityandBvalueaswellashighstabilityarerequired．Thisthesisistostudytheelectricalpropertiesandstabilityofperovskite-structuredofMndopedL