[其他]高溫正溫度系數(shù)熱敏電阻半導(dǎo)體陶瓷材料的制造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85108454
• 申請(qǐng)日: 1985-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN85108454B
• 公開（公告）日: 1987-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉梅冬;賈連娣;賴希偉;張緒禮;陳志雄;周方橋;莫以豪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中工學(xué)院
• 主分類號(hào): H01C7/02
• 分類號(hào): H01C7/02;C04B35/46
• 代理公司: 華中工學(xué)院專利事務(wù)所
• 代理人: 陳志凌,鄭友德

本發(fā)明是一種高溫正溫度系數(shù)熱敏半導(dǎo)體陶瓷材料及其制造方法。

對(duì)于（Ba1-XPbx）TiO₃系列半導(dǎo)體陶瓷，要在1250℃以上的溫度燒結(jié)，才能使其固相反應(yīng)完全。由于Pb的揮發(fā)溫度低（PbO的熔點(diǎn)是888℃），采用一般的配方與工藝就會(huì)使Pb揮發(fā)，陶瓷化學(xué)成分偏離，電性能差。為了防止Pb揮發(fā)，人們?cè)?jīng)在PbO保護(hù)氣氛或И₂氣氛下燒結(jié)，或在密封的鉑金坩堝中燒結(jié)，或采用過(guò)量Pb的辦法。但這些都得不到電性能優(yōu)良的半導(dǎo)體陶瓷，而且工藝方法也不利于大批量生產(chǎn)。

日本峰崎-仁（特許公報(bào)昭53-31555）采用摻Иb防止鉛揮發(fā)的辦法，在使陶瓷致密化方面雖有一定效果，但由于在工藝上未采取有效措施，因此沒(méi)有獲得電阻率的最大值，也沒(méi)有得到完整的電阻率-溫度特性曲線。

本發(fā)明以（Ba₁-XPb_X）TiO₃為基，加入0.05～0.40mol%的Nb₂O₅、0.5～5mol%的SiO₂、0.1～1mol%的Al₂O₃、0.001～0.1mol%的Mn（MO₃）₂和1～5mol%的TiO₂，其中X＝40～70mol%，采用特殊的燒結(jié)工藝，即在大氣氣氛中快速燒結(jié)和短暫保溫：最高燒結(jié)溫度為1270～1350℃，燒結(jié)時(shí)間為2～20分鐘，升溫速率為100～600℃/分，降溫速率為10～100℃/分。這一方法除了可以更有效地防止Pb揮發(fā)，獲得致密的結(jié)構(gòu)以外，同時(shí)還可控制晶粒不過(guò)份長(zhǎng)大，保持在2～5微米的最佳尺寸范圍內(nèi)。采用上述工藝方法制造的熱敏半導(dǎo)體陶瓷材料，居里溫度Tc≥310℃，室溫電阻率小于10³歐姆·厘米，電阻率比值的數(shù)量級(jí)可高達(dá)2.5～4。

在工藝制造過(guò)程中，首先將BaCO₃、Pb₃O₄、TiO₂粉末和適量的Nb₂O₃放入塑料罐中，加入一定量的蒸餾水、瑪瑙球混合30～50小時(shí)。在1000℃～1100℃的溫度下預(yù)燒1～3小時(shí)，然后加入適量的Al₂O₃、SiO₂和Mn（NO₃）₂，再次混合1～48小時(shí)，烘干。加入濃度為5%的聚乙稀醇溶液過(guò)篩造粒，干壓成φ15×3mm的圖片，再在1270～1350℃下燒結(jié)。最后，在燒成的樣品兩端面上制作電極，進(jìn)行電學(xué)性能測(cè)量。

圖1給出（Ba1-_XPb_X）TiO₃系列半導(dǎo)體陶瓷材料當(dāng)X取不同值時(shí)電阻率ρ隨溫度T變化的實(shí)驗(yàn)曲線。曲線1、2、3、4、5、6分別表示X＝0、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

表1給出五個(gè)實(shí)施例的材料的物理參數(shù)。

表1

采用本發(fā)明制造的鈦酸鋇鉛系半導(dǎo)體陶瓷材料，可用來(lái)制造恒溫發(fā)熱體和過(guò)熱過(guò)流保護(hù)元件，現(xiàn)已制造成功自動(dòng)恒溫電烙鐵和小型暖風(fēng)機(jī)。