[发明专利]宽温区热敏电阻及其制备方法

说明书

本发明涉及一种变热敏材料常数(B值)宽温区热敏电阻

通常认为使用温区能达到250℃或更宽的热敏电阻为宽温区热敏电阻。宽温区热敏电阻一般是为配合数字仪表而使用的。这要求宽温区热敏电阻在使用温区内阻值变化不超过三个数量级和高温端阻值不能太小，即宽温区热敏电阻应具有高阻低B值电学特性。

已有的宽温区热敏电阻(参见US Pat3,510,820，无机材料学报，1992，7(3)：318-321)存在两个主要问题：

1)选材上存在着困难。通常热敏电阻的室温电阻率与其B值成正比关系，高阻材料具有高B值，低阻材料具有低B值。这样满足宽温区热敏电阻的高阻低B值要求就有一定的难度。

2)热敏电阻的温度系数α＝-B/T。一般热敏电阻的B值随着温度的提高仅有小幅度的增加。因此随着温度的增加，热敏电阻的温度系数将显著降低，从而影响其使用温区的拓宽。

为解决目前存在的问题，本发明经过大量的研究试验，研制出适合0-300℃温区内使用的铁系宽温区热敏电阻。

本发明目的在于，研制的变热敏材料常数(B值)宽温区热敏电阻，该热敏电阻是由氧化镁、氧化锰、三氧化二铁为原料组成的珠状负温度系数热敏电阻，采用予烧、烧结、高温快速还原处理的方法制成；所得样品的室温阻值R25℃由还原前的2-20MΩ降为5-50KΩ；并同时具有显著的变B值特性，室温B(25-50)值降为1500-2000K，随着温度的增加其B值连续性地增加，300℃附近的B(275-300)值达到4200-4900K。

本发明研制的变热敏材料常数(B值)宽温区热敏电阻，经过大量的研究结果表明二价铁的出现与否对铁系热敏材料的电学特性影响甚大，二价铁的出现能大幅度地增加铁系数热敏材料的载流子浓度和降低电导激活能，铁系热敏材料的电学特性可以在很宽的范围内变化。基于此特性本发明采用了一种烧结后快速还原的方法，将烧结后的铁系热敏电阻再进行高温快速还原处理。经过快速还原处理后，铁系热敏电阻的表层成为低阻低B层，而内层仍为高阻高B层，热敏电阻的电学特性就是内层高阻高B值与表层低阻低B值相并联的结果。低温端0℃附近，热敏电阻的表层电阻远小于内层电阻，热敏电阻的电特性主要决定于表层电阻。随着温度的增加，内层电阻的下降幅度远大于表层电阻，内层电阻对电特性的贡献愈来愈大，至高温端300℃附近，内层电阻反而远小于表层电阻，这时热敏电阻的电特性将主要决定于内层电阻。因此经过快速还原出理的铁系热敏电阻将很容易地满足宽温区热敏电阻的高阻低B值要求，并且由于其显著的变B值特性使其在300℃附近仍具有较高的电阻温度系数。

本发明研制的变热敏材料常数(B值)宽温区热敏电阻，该热敏电阻是由氧化镁、氧化锰、三氧化二铁为原料组成的珠状负温度系数热敏电阻，采用予烧、烧结、高温快速还原处理的方法制成，所述原料各组份的配比为(含量为原子百分比)：氧化镁10-40原子％、氧化锰40-10原子％、三氧化二铁20-80原子％；该热敏电阻的制备方法为将原料氧化镁、氧化锰、三氧化二铁按比例称量，进行混合、研磨、成型、予烧温度1000℃，时间1小时，再进行烧结，温度1250℃，时间2小时，将烧结后的样品放置在封装火焰顶部的内火处进行还原处理，时间20秒，还原后进行玻璃封装即可。

参见附图

图1为宽温区热敏电阻的R-T特性

图2为宽温区热敏电阻的B-T特性

实施例1(以原子百分比为单位)

取氧化镁10原子％、氧化锰10原子％、三氧化二铁80原子％进行混合、研磨、成型、予烧温度1000℃，时间1小时，再进行烧结，温度1250℃，时间2小时，将烧结后的样品放置在封装火焰顶部的内火处进行还原处理，时间20秒，还原后进行玻璃封装即可。

实施例2(以原子百分比为单位)

取氧化镁40原子％、氧化锰40原子％、三氧化二铁20原子％进行混合、研磨、成型、予烧温度1000℃，时间1小时，再进行烧结，温度1250℃，时间2小时，将烧结后的样品放置在封装火焰顶部的内火处进行还原处理，时间20秒，还原后进行玻璃封装即可。

实施例3(以原子百分比为单位)

取氧化镁20原子％、氧化锰40原子％、三氧化二铁40原子％进行混合、研磨、成型、予烧温度1000℃，时间1小时，再进行烧结，温度1250℃，时间2小时，将烧结后的样品放置在封装火焰顶部的内火处进行还原处理，时间20秒，还原后进行玻璃封即可。