[发明专利]一种线性电阻材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种新型的线性电阻材料及其制备方法，所述陶瓷材料的组成通式为：Ba_(1‑x)A_xTi_(1‑y)B_yO₃+zC，其中z表示在1 mol的Ba_(1‑x)A_xTi_(1‑y)B_yO₃中掺杂z mol的C，0≤x＜1；0＜y≤0.5；0＜z≤0.5，A为La、Sr、Y、Pb、Ca、Na、K中的至少一种，B为Mn、W、Nb、Ni、Ta、Mo中的至少一种，C为SnS、PbS、Ag₂S、Ag₂O、Al₂O₃中的至少一种。本发明的陶瓷材料的电阻率变动于10～10⁴Ω·cm，电阻率在温度‑50～150℃范围内变化不大于10%。

技术领域

本发明涉及一系列电阻率较高、高温度稳定性的新型线性电阻陶瓷材料。可用于信号处理、电子线路、脉冲功率等领域。

背景技术

电阻器是一种广泛应用于电子—电力系统中的电子元件，至今有着长久的应用和发展史。随着电子—电力系统高速发展，电阻器从最初在电路中作为简单限流元件，发展到现今有着数十种功能的电子元件。其中脉冲功率电阻器是电阻器家族中的一类电阻，它主要功能是能在瞬时、短时间内吸收超大功率能量，保护电子电路通信系统不被损坏。现有的脉冲功率电阻器按照制备材料分类，可分为金属合金式、粘土-Al₂O₃-碳系和ZnO陶瓷系脉冲功率电阻器。

为了满足现代电力输电系统需求，需要进一步设计和制备新型的电子功能材料，这类材料需具有以下特点：(1)功率容量大且体积小，能经受瞬时高压强电流冲击并同时满足小型化发展的需求；(2)电阻特性可调，可通过掺杂调节出不同的阻值和各种电阻特性，以满足各种场合的不同应用需求；(3)电阻稳定性好，使用寿命长，制造成本低。

金属脉冲功率电阻器是最早被研制使用于电子—电力系统，这类电阻器是采用陶瓷绝缘外壳的串联金属栅型合金电阻，现在已能研制出无感金属功率电阻器，并且能精确控制电阻器阻值。国内现有部分大型电网的中性点接触电阻依旧采用金属电阻，但这类电阻器有着不可克服的缺点即电阻率低，如常用制备功率电阻器的铁铬合金，该金属的电阻率在10^-15Ω·cm左右，单位体积功率容量小。随着电网不断扩大，要满足此类电阻具有较大额定电阻值和功率容量的要求，需制作出体积庞大的金属电阻，从而耗费大量金属，增加制备成本，这不符合当今电力系统小型化、低成本的发展要求。在现有电力系统中还用到另一种脉冲功率电阻器，即采用粘土-Al₂O₃-碳混合烧结而成，是以粘土-Al₂O₃为基体材料，通过添加碳含量来调节电阻器参数，同时需要在惰性气氛下进行烧结。这种脉冲功率电阻器功率的容量约为250J/cm³，相比金属合金电阻器成本更低，在相同功率容量要求下，碳系电阻器体积更小。但是它存在以下缺点：碳易于在高温环境时氧化，电阻器阻值将会发生较大改变，单位体积功率容量低和材料的阻温系数较高。ZnO半导体陶瓷电阻率比金属材料的电阻率高几个数量级，在制备相同阻值功率电阻时，以ZnO为基体的电阻体积明显小于金属电阻体积，同时ZnO体密度为5.6g/cm³，低于制备功率电阻器合金密度，因此重量减小。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一系列电阻率较高、高温度稳定性的新型线性电阻陶瓷材料及其制备方法，可用于信号处理、电子线路、脉冲功率等领域。

一方面，本发明提供一种掺杂BaTiO₃系陶瓷材料，其特征在于，所述陶瓷材料的组成通式为：

Ba_(1-x)A_xTi_(1-y)B_yO₃+zC，