專利名稱:線性負溫度系數(shù)熱敏材料的制作方法
本發(fā)明涉及一種線性負溫度系數(shù)陶瓷熱敏材料的制造方法，用該材料制得的熱敏電阻器適合于測溫、控溫和溫度補償?shù)葓龊稀?br>在所有的常溫?zé)崦綦娮杵髦校饕捎眠^渡金屬錳、鎳、鈷等氧化物制成負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻器。這種NTC熱敏電阻器的主要優(yōu)點是靈敏度高、性能穩(wěn)定、生產(chǎn)工藝簡單、成本低和適宜大批生產(chǎn)。但存在的主要問題是所有的NTC熱敏電阻器具有非線性的電阻溫度特性，而且，在大的溫度范圍內(nèi)，電阻溫度特性線性化是相當困難的。現(xiàn)在，各國都在竭力尋找具有線性電阻溫度特性的熱敏材料。
本發(fā)明的目的在于構(gòu)造Fe3+部分替代CO3+的尖晶石結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體陶瓷材料系，來制造既具有上述NTC熱敏電阻器的優(yōu)點，又可在較大的溫度范圍內(nèi)具有線性的電阻溫度特性的熱敏電阻器。
本發(fā)明完成上述目的所采取的手段是在CoO-Co2O3-Fe2O3陶瓷系中，改變?nèi)齼r金屬離子配比Fe3+/Co3+的值，構(gòu)造Fe3+部分替代Co3+的尖晶石結(jié)構(gòu)Co2+(Fe3+XCo3+2-X)O4的半導(dǎo)體陶瓷。當Fe3+的摩爾數(shù)X在一定的范圍時，這種半導(dǎo)體陶瓷具有很大的電阻負溫度系數(shù)，并且電阻溫度特性呈線性關(guān)系。由這種半導(dǎo)體陶瓷制得的熱敏電阻器就具有線性的電阻溫度特性。
選擇這種CoO-Co2O3-Fe2O3陶瓷系，只需按一般的簡單陶瓷工藝，不用增加設(shè)備和工序，就能大批量地生產(chǎn)低成本、高穩(wěn)定的園片狀熱敏電阻器。改變成型模子又可得到其它形狀的熱敏電阻器。這種熱敏電阻器既具有線性的電阻溫度特性，又有較大的電阻溫度系數(shù)和高的時間穩(wěn)定性。
用本發(fā)明熱敏材料制作園片狀熱敏電阻器的具體生產(chǎn)過程是按各氧化物的摩爾比CoO∶Co2O3∶Fe2O3＝1∶(1-X/2)∶X/2，充分混合，濕磨2～4小時;得到的混合物在900～1100℃溫度下予燒，保溫1～2小時;將予燒料磨細，加5%的聚乙烯醇粘合劑，壓制成φ10×1mm的園片，在空氣中，1200～1400℃燒結(jié)1～6小時;最后在瓷片兩面加制歐姆接觸銀電極，就獲得園片狀熱敏電阻器。
五種試樣的具體實施例如下各氧化物的摩爾比為CoO∶Co2O3∶Fe2O3＝1∶(1-X/2)∶X/2，其中X的取值范圍0≤X≤2。當X分別取0，0.5，1.0，1.5，2時，按以上生產(chǎn)過程制成五種試樣，測得各種試樣的參數(shù)如表1所示。從表1可知，除X＝0外，各種配方所得試樣的常數(shù)B都較大。
以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述。
圖1是用本發(fā)明線性負溫度系數(shù)熱敏材料制得的園片狀熱敏電阻器的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是制得的熱敏電阻器的電導(dǎo)激活能△E與鐵的摩爾數(shù)X的關(guān)系圖。
圖3是四種試樣的感溫電阻率ρ與溫度T的關(guān)系圖。
參照圖1，該圖示出了園片狀熱敏電阻器的具體結(jié)構(gòu)，在φ10×1mm的陶瓷園片上，印刷銀電極，然后焊接引線。
圖2是熱敏電阻器的電導(dǎo)激活能△E與鐵的摩爾數(shù)X的關(guān)系。當加入Fe3+后，陶瓷電阻器的電導(dǎo)激活能大大增加(△E＞0.35ev)，相應(yīng)的電阻負溫度系數(shù)也增大，dT的值約為-2.5%/℃，NTC熱敏電阻器的B值可達4000K以上。
圖3是四種試樣的電阻溫度特性，圖中1、2、3、4為試樣編號。當發(fā)生Fe3+替代Co3+時，NTC熱敏電阻器的電阻溫度特性變成線性，但仍然具有較大的電阻負溫度系數(shù)。
用以上這些配方制造的NTC熱敏電阻器不但具有線性的電阻溫度特性，而且其特性對測試頻率、測試電壓非常穩(wěn)定，幾乎不隨時間改變。
采用過渡金屬的堿類、鹽類進行配方，如CoCo3，Co(HCO3)3，F(xiàn)e(OH)3等，高溫分介為相應(yīng)的氧化物CoO，Co2O3，F(xiàn)e2O3，燒結(jié)后，獲得的元件特性與上述配方相一致。
權(quán)利要求
1.一種由過渡金屬氧化物制成的具尖晶石結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體陶瓷熱敏材料和相應(yīng)熱敏電阻器的制造方法，其特征在于選擇CoO-Co2O3-Fe2O3陶瓷系，構(gòu)造具尖晶石結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體陶瓷Co2+(Fex3+Co2-x3+)O4，0≤X≤2。
2.按權(quán)利要求
1所述的熱敏材料和相應(yīng)的敏電阻器的制造方法，其特征在于按各金屬氧化物的摩爾比CoO∶Co2O3∶Fe2O3＝1∶(1-X/2)∶X/2，0≤X≤2，充分混合，濕磨2～4小時;得到的混合物在900℃～1100℃下予燒，保溫1～2小時;將予燒料磨細，加5%的聚乙烯醇，壓制成φ10×1mm的園片，在空氣中1200℃～1400℃燒結(jié)1～6小時;最后在瓷片兩面加制歐姆接觸銀電極，就獲得園片狀熱敏電阻器。
3.按權(quán)利要求
1或2所述的熱敏材料和相應(yīng)的熱敏電阻器的制造方法，其特征在于按摩爾比CoO∶Co2O3∶Fe2O3＝1∶(1-X/2)∶X/2(0≤X≤2)的基本配方，其中三種氧化物可用相應(yīng)的堿類、鹽類如CoCO3，Co(HCO3)3，F(xiàn)e(OH)3等代替。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種線性負溫度系數(shù)陶瓷熱敏材料的制造方法，用以制造具線性負溫度系數(shù)的熱敏電阻器。采用CoO—Co
文檔編號H01C7/04GK87101848SQ87101848
公開日1988年6月1日 申請日期1987年3月9日
發(fā)明者武明堂, 孫鴻濤, 李平 申請人:西安交通大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan