[發(fā)明專利]Al?Li優(yōu)化的Ni/Zn氧化物負溫度系數(shù)熱敏電阻材料

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710505976.8
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107200563A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李志成;孫祥;張鴻
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學
• 主分類號: C04B35/01
• 分類號: C04B35/01;C04B35/622;H01C7/04
• 代理公司: 暫無信息
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備具有電阻負溫度系數(shù)(NTC)效應(yīng)的熱敏電阻元件的NTC熱敏電阻材料。適用于溫度測量、溫度控制、線路補償、射線測量、流量流速探測器，以及電子元件和電路的浪涌保護應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

熱敏電阻傳感器是以熱敏電阻為關(guān)鍵元件、利用熱敏電阻的電阻率隨溫度變化而變化的優(yōu)異特性而制成的器件。按電阻率隨溫度變化的特征，熱敏電阻元件主要包括電阻率隨溫度升高而增大的正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻元件和電阻率隨溫度升高而減小的負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻元件兩種。NTC熱敏電阻器件已廣泛應(yīng)用于測溫、控溫、溫度補償，以及電路和電子元件的保護以及流速、流量、射線測量的相關(guān)儀器與應(yīng)用領(lǐng)域。

按使用溫度分類，NTC熱敏電阻元件有低溫型、常溫型和高溫型熱敏電阻三種。在常溫型NTC熱敏電阻元件中，當前主要采用過渡金屬錳、鐵、鈷、鎳、銅的氧化物制成的AB₂O₄尖晶石結(jié)構(gòu)NTC熱敏電阻元件。這種尖晶石結(jié)構(gòu)的NTC熱敏電阻材料得到了廣泛的研究與應(yīng)用。如，中國發(fā)明專利CN102627446A公布的Mn-Ni-O陶瓷系NTC熱敏材料；中國發(fā)明專利CN1332405C公布的以錳、鎳、鎂、鋁的硝酸鹽為原材料、采用液相共沉淀法合成的NTC熱敏電阻材料；中國發(fā)明專利CN101585707A公布的Fe-Ni-Mn-Cr-O系NTC熱敏陶瓷材料；美國發(fā)明專利6861622公開專利描述的錳-鎳-鈷-鐵-銅系NTC熱敏材料。這些NTC熱敏電阻材料的共同特征是含有至少兩種過渡金屬的氧化物，且以尖晶石型立方晶體結(jié)構(gòu)為主晶相。

在采用過渡金屬錳、鐵、鈷、鎳、銅氧化物制成的多組分NTC熱敏電阻材料中，由于這些過渡金屬氧化物的揮發(fā)溫度較低，這類NTC熱敏電阻元件的制備燒結(jié)過程中容易造成原材料成分的揮發(fā)，使得產(chǎn)品的最終成分、產(chǎn)品一致性和生產(chǎn)不同批次之間的重復性難以控制。一般情況下，AB₂O₄尖晶石結(jié)構(gòu)的NTC熱敏電阻的室溫電阻率主要依賴晶格B位的離子價態(tài)及濃度比(如[Mn⁴⁺]/[Mn³⁺+Mn⁴⁺])，濃度越高，電阻率越小。因此，這類材料的室溫電阻率受燒結(jié)溫度、燒結(jié)氣氛、冷卻速度等工藝的影響較大，易導致較低的產(chǎn)品一致性較大，且電阻值不易于調(diào)控。在AB₂O₄尖晶石結(jié)構(gòu)的NTC熱敏電阻材料中，溫度系數(shù)隨室溫電阻率的降低而降低，難于保證在相近溫度系數(shù)時實現(xiàn)試問電阻率的大范圍可控調(diào)節(jié)。同時，當前廣泛應(yīng)用的具有尖晶石結(jié)構(gòu)的過渡金屬化合物NTC熱敏電阻元件，在使用過程中容易產(chǎn)生四面體和八面體中陽離子緩慢重新分布而引起結(jié)構(gòu)馳豫。這種馳豫現(xiàn)象造成了NTC陶瓷材料電學性能的不穩(wěn)定，易導致熱敏電阻元件的老化，影響熱敏電阻傳感器的測溫精度等使用性能。