[发明专利]一种低温度系数高电阻率热敏材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及热敏材料技术领域，具体涉及一种低温度系数高电阻率热敏材 料及其制备方法。

背景技术

负温度系数热敏电阻包括：测控温热敏电阻、温度补偿热敏电阻和浪涌电 流吸收功率型热敏电阻三大类型。制作测控温热敏电阻材料的电阻率通常为几 百欧姆·厘米至几万欧姆·厘米，B值在3000K-5000K范围；温度补偿热敏电阻的 材料电阻率与测温热敏电阻材料参数相同；浪涌电流吸收功率型热敏电阻的材 料电阻率为几欧姆·厘米至几万欧姆·厘米，B值必须大于2600K。随着热敏电阻 应用的发展，一些特殊的元件，如汽车电子用热敏电阻、军工和航天领域用热 敏电阻以及各种电子元器件和半导体，各种传感器(如压力，湿度传感器)的 温度补偿用热敏电阻，要求热敏电阻具有较低的温度灵敏度和较高额定阻值。 用常规的热敏材料配方无法满足要求，尤其是对于温度系数α＜±1％/℃，R₂₅≥2KΩ 热敏电阻元件的制造，材料的制备成为一大难题。

负温度系数热敏材料是由Mn、Fe、Co、Ni、Cu过度金属氧化物，经陶瓷 工艺制成的陶瓷半导体。材料的电阻率ρ=1NoeμeB/T,]]>(B＝ΔB/K)。可以看出， 若提高电阻率ρ势必要降低材料的态密度N或提高载流子的激活能ΔE。所以材 料的高电阻率必然伴随着材料的高B值(温度灵敏系数)。若要制备低温度系数 (即低B值)和高电阻率的负温度系数热敏材料是困难的。曾有人在传流的热 敏材料配方中加贵金属(Pt、Pd、Au等)粒子，其结果是使材料电阻率急剧下 降，同时亦使B值大幅度减小，难以实现所要求的低B值，高电阻率材料。后 来又有人在传流配方中引入低价金属(K、Na、Ca等)氧化物，结果与加入金 属粒子的效果类似。最近有人将具有低B值、低电阻率的材料与具有高B值、 高电阻率的材料复合，其结果是电阻率为两者的权重平均值，B值则取最低值， 同样不能获得低温度系数、高电阻值热敏电阻要求的材料。

根据氧化物半导体的能带结构和导电机理，低温度系数(低B值)、高电阻 率热敏材料必须采用复合结构，利用不同结构的“加合效应”，使材料禁带中形成 杂级能级，以降低导带(或价带)底的能级密度和提高晶界势壘的高度。实验 表明用“尖晶石”结构与“钙钛矿”结构(或金经石结构)复合可以制备低温度系数、 高电阻率的负温度系数热敏材料。

发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供一种低温度系数高电阻率的热敏材 料及其制备方法。

为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：提供一种低温度系数 高电阻率热敏材料，其特征在于，所述热敏材料的原料包括Mn₃O₄、Fe₂O₃和CuO 过渡金属氧化物、由ZnO、C和Co₃O₄组成的合成物和另加入的Al₂O₃、Nb₂O₅杂质。

上述热敏材料的各种原料的含量如下：

Mn₃O₄                    6％～10％；

Fe₂O₃                    42％～46％；

CuO                      41％～45％；

合成物                   5.0％。

上述由ZnO、C和Co₃O₄组成的合成物中各个组成部分的含量如下：

ZnO                      11％；

C                        22％；

Co₃O₄                        67％。