[发明专利]一种精调负温度系数热敏电阻的材料常数的方法

说明书

本发明公开了一种精调负温度系数热敏电阻的材料常数的方法，是利用具有不同B值的若干材料分别成型为热敏层，然后将各热敏层进行叠层并烧结，从而获得叠层热敏电阻，通过调控各热敏层的厚度相对于叠层热敏电阻整体厚度的比例，实现所得叠层热敏电阻B值的精调。本发明可以实现负温度系数热敏电阻的B值在更小范围内的精确调控，且可根据各热敏层的热敏性质计算获得叠层结构热敏电阻的B值，方法简单、易于实现。

技术领域

本发明涉及负温度系数热敏材料技术领域，尤其涉及一种精调负温度系数热敏电阻的材料常数(B值)的方法。

背景技术

热敏电阻是一种对温度非常敏感的元件，其电阻值随着温度的变化而改变。按照温度系数不同，热敏电阻分为正温度系数(PTC)热敏电阻和负温度系数(NTC)热敏电阻。正温度系数热敏电阻器的电阻值随温度的升高而增大，负温度系数热敏电阻器的电阻值随温度的升高而减小，它们同属于半导体器件。其中，NTC热敏电阻具有灵敏度高、价格便宜、体积小等优点，常用于测温、控温及抑制浪涌电流等方面。NTC热敏电阻一般是由含Mn等过渡金属元素的尖晶石结构复合氧化物等材料制成，其电阻率与温度的关系符合Arrhenius指数关系：式中ρ₀为温度趋向无穷大时的材料电阻率(Ω·cm)，E_a为活化能，k为玻尔兹曼常数，T为绝对温度(K)。材料常数(即B值)为描述负温度系数热敏电阻物理特性的一个参数，B值越大，负温度系数热敏电阻的灵敏度越高。

在生产生活的不同应用领域，对于负温度系数热敏电阻的B值有不同的需求，目前主要通过掺杂或者两相材料复合等调整组成的方式来改变负温度系数热敏电阻的B值，如：文献(Ceramics International，38，2012，6481-6486)通过改变Ni_0.7Mn_2.3-xCo_xO₄中Co的含量从0-0.7，使得B值从3847K变化到3478K。文献(Journal of the European CeramicSociety,41,2021,7062-7068)通过改变SrCe_xNb_xWO_4+4x中Ce元素和Nb元素的化学计量比使B值在11,102±97–4137±37K范围内变化。文献(Journal of Materials Science:Materials in Electronics,29,2018,9613–9620)通过将SrMnO₃和Mn_1.56Co_0.96Ni_0.48O₄进行双相复合，改变两者间复合比例，从而调节复合陶瓷的B值在5390K-3289K范围内等。这些方法均可以在较宽范围内调整热敏电阻的B值，但元素含量或复合比例的微小变化都可能对热敏电阻的B值产生较大的影响，如Ni_0.7Mn_1.8-xCo_0.5Cu_xO₄中通过Cu的微量掺杂(x＝0.05)就使得B值从3563K急剧降低到3373K。上述例子表明难以通过调整材料组成来精确调整B值，因此很有必要发展新的精调热敏电阻B值的方法。

发明内容

基于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种精调负温度系数热敏电阻的B值的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种精调负温度系数热敏电阻的材料常数的方法，其特点在于：利用具有不同材料常数(即B值)的若干材料分别成型为热敏层，然后将各热敏层进行叠层并烧结，从而获得叠层热敏电阻；通过调控各热敏层的厚度相对于叠层热敏电阻整体厚度的比例，实现所得叠层热敏电阻B值的精调。具体的：