线性负温度系数热敏电阻器制造技术

技术编号:3104273 阅读:217 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术公开了一种线性负温度系数陶瓷热敏材料的制造方法,用以制造具线性负温度系数的热敏电阻器。采用CoO—Co-[2]O-[3]—Fe-[2]O-[3]陶瓷系,构造具有尖晶石结构的半导体陶瓷Co+[2+](FeX+[3+]Co-[2-x]+[3+])O-[4],当:0≤X≤2,发生Fe+[3+]部分替代Co+[3+]的半导体陶瓷具有较大的电阻负温度系数(~—3.5%/℃),较大的常数B值(~5500K),在-20~+200℃范围内,电阻与温度呈线性关系,并且特性对测试频率和电压非常稳定,不随时间改变。(*该技术在2007年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种线性负温度系数陶瓷热敏材料的制造方法,用该材料制得的热敏电阻器适合于测温、控温和温度补偿等场合。在所有的常温热敏电阻器中,主要采用过渡金属锰、镍、钴等氧化物制成负温度系数(NTC)热敏电阻器。这种NTC热敏电阻器的主要优点是灵敏度高、性能稳定、生产工艺简单、成本低和适宜大批生产。但存在的主要问题是所有的NTC热敏电阻器具有非线性的电阻温度特性,而且,在大的温度范围内,电阻温度特性线性化是相当困难的。现在,各国都在竭力寻找具有线性电阻温度特性的热敏材料。本专利技术的目的在于构造Fe3+部分替代CO3+的尖晶石结构的半导体陶瓷材料系,来制造既具有上述NTC热敏电阻器的优点,又可在较大的温度范围内具有线性的电阻温度特性的热敏电阻器。本专利技术完成上述目的所采取的手段是在CoO-Co2O3-Fe2O3陶瓷系中,改变三价金属离子配比Fe3+/Co3+的值,构造Fe3+部分替代Co3+的尖晶石结构Co2+(Fe3+XCo3+2-X)O4的半导体陶瓷。当Fe3+的摩尔数X在一定的范围时,这种半导体陶瓷具有很大的电阻负温度系数,并且电阻温度特性呈线性关系。由这种半导体陶瓷制得的热敏电阻器就具有线性的电阻温度特性。选择这种CoO-Co2O3-Fe2O3陶瓷系,只需按一般的简单陶瓷工艺,不用增加设备和工序,就能大批量地生产低成本、高稳定的园片状热敏电阻器。改变成型模子又可得到其它形状的热敏电阻器。这种热敏电阻器既具有线性的电阻温度特性,又有较大的电阻温度系数和高的时间稳定性。用本专利技术热敏材料制作园片状热敏电阻器的具体生产过程是按各氧化物的摩尔比CoO∶Co2O3∶Fe2O3=1∶(1-X/2)∶X/2,充分混合,湿磨2~4小时;得到的混合物在900~1100℃温度下予烧,保温1~2小时;将予烧料磨细,加5%的聚乙烯醇粘合剂,压制成φ10×1mm的园片,在空气中,1200~1400℃烧结1~6小时;最后在瓷片两面加制欧姆接触银电极,就获得园片状热敏电阻器。五种试样的具体实施例如下各氧化物的摩尔比为CoO∶Co2O3∶Fe2O3=1∶(1-X/2)∶X/2,其中X的取值范围0≤X≤2。当X分别取0,0.5,1.0,1.5,2时,按以上生产过程制成五种试样,测得各种试样的参数如表1所示。从表1可知,除X=0外,各种配方所得试样的常数B都较大。以下将结合附图对本专利技术作进一步详细的描述。图1是用本专利技术线性负温度系数热敏材料制得的园片状热敏电阻器的结构图。图2是制得的热敏电阻器的电导激活能△E与铁的摩尔数X的关系图。图3是四种试样的感温电阻率ρ与温度T的关系图。参照图1,该图示出了园片状热敏电阻器的具体结构,在φ10×1mm的陶瓷园片上,印刷银电极,然后焊接引线。图2是热敏电阻器的电导激活能△E与铁的摩尔数X的关系。当加入Fe3+后,陶瓷电阻器的电导激活能大大增加(△E>0.35ev),相应的电阻负温度系数也增大,dT的值约为-2.5%/℃,NTC热敏电阻器的B值可达4000K以上。图3是四种试样的电阻温度特性,图中1、2、3、4为试样编号。当发生Fe3+替代Co3+时,NTC热敏电阻器的电阻温度特性变成线性,但仍然具有较大的电阻负温度系数。用以上这些配方制造的NTC热敏电阻器不但具有线性的电阻温度特性,而且其特性对测试频率、测试电压非常稳定,几乎不随时间改变。采用过渡金属的碱类、盐类进行配方,如CoCo3,Co(HCO3)3,Fe(OH)3等,高温分介为相应的氧化物CoO,Co2O3,Fe2O3,烧结后,获得的元件特性与上述配方相一致。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由过滤金属氧化物制成的具尖晶石结构的半导体陶瓷热敏材料和相应热敏电阻器的制造方法,其特征在于选择CoO-Co↓〔2〕O↓〔3〕-Fe↓〔2〕O↓〔3〕陶瓷系,构造具尖晶石结构的半导体陶瓷:Co↑〔2+〕(Fex↑〔3+〕Co↓〔2-x〕↑〔3+〕)O↓〔4〕,0≤X≤2。

【技术特征摘要】
1.一种由过渡金属氧化物制成的具尖晶石结构的半导体陶瓷热敏材料和相应热敏电阻器的制造方法,其特征在于选择CoO-Co2O3-Fe2O3陶瓷系,构造具尖晶石结构的半导体陶瓷Co2+(Fex3+Co2-x3+)O4,0≤X≤2。2.按权利要求1所述的热敏材料和相应的敏电阻器的制造方法,其特征在于按各金属氧化物的摩尔比CoO∶Co2O3∶Fe2O3=1∶(1-X/2)∶X/2,0≤X≤2,充分混合,湿磨2~4小时;得到的混合物在900℃~1100...

【专利技术属性】
技术研发人员:武明堂孙鸿涛李平
申请(专利权)人:西安交通大学
类型:发明
国别省市:61[中国|陕西]

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