[发明专利]一种高电阻、低B值负温度系数热敏电阻器

说明书

技术领域

本发明涉及一种高电阻、低B值负温度系数热敏电阻器

背景技术

性能优异的复合NTC热敏陶瓷材料在温度测量、控制、补偿及通 讯设备等领域具有很好的应用前景，随着科学技术的飞速发展，对高 电阻、低B值热敏电阻材料的需求日益增加。通常AB₂O₄型尖晶石结 构为NTC热敏电阻材料的主晶相，随着对宽温区高电阻、低B值材料 的需求，尖晶石结构的材料显现出一定局限性，即当材料电阻率较高 时其B值亦必大，反之亦然，同时尖晶石结构组成的多元系陶瓷材料 的稳定性较差，烧结后材料处于非平衡状态，造成材料电学特性改变， 以上两点制约了NTC热敏元件广阔的应用领域；当我们依靠改变组 分、掺杂改性及改变烧结气氛、烧结制度来控制微观结构，不仅效率 低、消耗大、带有筛选性，有时甚至无法做到，此时探索新的NTC热 敏电阻材料变得尤为重要，通过在高B值的尖晶石相中复合一种低B 值的钙钛矿相，而使尖晶石相中电阻值变化较小，以此达到高电阻、 低B值在宽温区使用的目的。

发明内容

本发明目的在于，研制一种高电阻、低B值负温度系数热敏电阻 器，该电阻是由原料镧、铬、铝、硅的氧化物和原料锰、镍、铬、锆 的氧化物分别进行研磨，煅烧，制得颗粒大小均匀，分散性好的单一 相材料，再经双相混合，研磨，高温烧结，封装，即可得到高电阻、 低B值负温度系数热敏电阻器，其参数为R_0℃＝12KΩ±2％，B值为 2050K±3％。本发明具有制备工艺简单，操作方便和质量稳定的优点， 可在较宽温区内进行测温、控温及线路补偿，与共沉淀法相比大大降 低了元件的生产成本，同时节约能源、生产效率显著提高。

本发明所述的一种高电阻、低B值负温度系数热敏电阻器，该电 阻是由原料镧、铬、铝、硅的氧化物，各组分原子比为： La∶Cr∶Al∶Si＝0.6-1.0∶1.1-0.4∶0.1-0.3∶0.2-0.3和原料锰、镍、 铬、锆的氧化物，各组分的原子比为：Mn∶Ni∶Cr∶Zr＝2.2-2.7∶0.05 -0.15∶0.06-0.1∶0.05-0.69，分别进行研磨，煅烧，制得颗粒大 小均匀，分散性好的单一相材料，再经双相混合、研磨、高温烧结， 封装，即可得到高电阻、低B值负温度系数热敏电阻器。

所述高电阻、低B值负温度系数热敏电阻器的制备方法，按下列 步骤进行：

a、将原料镧、铬、铝、硅的氧化物采用氧化物法研磨5-8h， 于950-1000℃空气气氛下煅烧1.5-2.5h，二次研磨5-8h，得到 单一钙钛矿相氧化物粉体，备用；

b、将原料锰、镍、铬、锆的氧化物采用氧化物法研磨5-8h， 于950-1000℃空气气氛下煅烧1.5-2.5h，二次研磨5-8h，得到 单一尖晶石相氧化物粉体，备用；

c、将步骤a和步骤b两种氧化物混合研磨2-5h，得到双相混 合的氧化物粉体；

d、将双相混合的氧化物粉体成型，在空气气氛下以1-3℃/min 的速率加热到1030-1100℃，保温30-60min，再以3-5℃/min速 率加热到1250-1350℃，烧结并保温1.5-3h，降温速率为1- 3℃/min，即得双相复合负温度系数热敏陶瓷材料；

e、将双相复合陶瓷材料按常规方法进行封装，测试，即可得到 高电阻、低B值负温度系数热敏电阻器，参数为R_0℃＝12KΩ±2％，B 值为2050K±3％。

步骤a单一钙钛矿相氧化物粉体颗粒尺寸为50-100nm。

步骤b单一尖晶石相氧化物粉体颗粒尺寸为80-120nm。

步骤c两种氧化物的比例为：按质量比镧、铬、铝、硅的氧化物∶ 锰、镍、铬、锆的氧化物＝1∶2-5。

本发明针对宽温区使用的高电阻、低B值材料为研究对象，通过 材料配方优化、研磨时间、煅烧温度的选择，获得颗粒大小均匀、分 散性好、性能稳定、晶相结构较好的单相氧化物材料，其中LaCrAlSiO 粉体颗粒尺寸在50-100nm，MnNi CrZrO粉体颗粒尺寸在80-120nm， 两种相结构的粒径尺寸相差不大，这对此后双相复合材料的均匀性和 电学参数的一致性提供了保障。