Ni-Mn-O系负温度系数热敏电阻材料的制备及其性能研究

发布时间：2017-09-12 19:13

  本文关键词：Ni-Mn-O系负温度系数热敏电阻材料的制备及其性能研究

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【摘要】：负温度系数(NTC)热敏电阻是一种灵敏度高、稳定性高、可靠性好、热响应时间短、造价低廉的温度传感器。广泛的应用于温度测量、温度补偿以及抑制浪涌电流等方面。为了满足NTC热敏电阻小型化的需要,研究薄膜型NTC热敏材料具有重要的意义。而传统的丝网印刷法制备的厚膜NTC热敏材料会引入玻璃相,导致性能不稳定。本论文采用水热法制备NTC热敏材料,一方面在镍锰尖晶石中掺杂A1或Zn形成尖晶石系为研究对象,采用XRD、SEM、TEM等测试方法研究热敏材料的物相、微观结构和电学性能。另一方面,利用水热法制备Ni-Mn-Al-O系NTC热敏薄膜,并研究这种薄膜的物相、微观结构和电学性能。本论文的主要研究内容如下：1.利用水热法制备Ni-Mn-Al-O系NTC热敏电阻粉体材料。研究了前驱物配比、反应物的pH值以及水热反应温度对产物的影响。通过X射线衍射对产物进行物相分析,结果表明在酸性(pH=5)条件下、反应温度为230℃恒温20h、n[Mn(CH3COO)2]/n(KMnO4)=1:1且NiMn2-xAlxO4中x=0.2时,获得了单一尖晶石相的NTC热敏材料,该热敏材料的电阻率表现出了良好的NTC热敏电阻的负温度特性。2.利用水热法制备NiMn2-xZnxO4系NTC热敏电阻粉体材料。研究了配比和水热反应参数对产物的影响。结果表明在x=1、反应温度为220℃恒温20 h, n[Mn(CH3COO)2]/n(KMnO4)=1:1时,得到了结构稳定的、单一尖晶石相的NTC热敏材料,而且该热敏材料的电阻率表现出了良好的NTC热敏电阻的负温度特性。3.首次利用水热法直接在氧化铝陶瓷基片上制备了Ni-Mn-Al-O系NTC热敏薄膜。研究了不同配比、水热参数以及衬底的选择对薄膜的影响。通过对薄膜的物相、微观结构和电学性能的分析,结果表明在酸性(pH=5)条件下、反应温度为230℃恒温20h、n[Mn(CH3COO)2]/n (KMnO4)=1:1且NiMn2-xAlxO4中x=0.2时,在氧化铝陶瓷基片上获得了单一的尖晶石相NiMn1.8Al0.2O4热敏薄膜,该热敏薄膜材料的电阻率表现出了良好的NTC热敏电阻的负温度特性。
【关键词】：负温度系数热敏电阻 水热法 薄膜 尖晶石相
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB34
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-20
• 1.1 引言7-8
• 1.2 NTC热敏电阻8-11
• 1.2.1 NTC热敏电阻的发展历史8
• 1.2.2 NTC热敏电阻的分类8-9
• 1.2.3 NTC热敏电阻的应用9-11
• 1.3 尖晶石型NTC热敏电阻11-19
• 1.3.1 尖晶石型NTC热敏电阻的晶体结构11-12
• 1.3.2 尖晶石型NTC热敏电阻的导电机理12-13
• 1.3.3 尖晶石型NTC热敏电阻的制备工艺13-15
• 1.3.4 NTC热敏电阻的性能参数及特性15-17
• 1.3.5 NTC热敏电阻的现状及发展趋势17-19
• 1.4 本论文的研究内容19-20
• 第二章 实验试剂及测试方法20-23
• 2.1 实验试剂20-21
• 2.2 实验仪器21
• 2.3 测试方法21-23
• 2.3.1 物相分析21-22
• 2.3.2 微观形貌分析22
• 2.3.3 电学性能分析22-23
• 第三章 Ni-Mn-Al-O系热敏电阻材料的制备23-34
• 3.1 引言23
• 3.2 水热法制备NiMn_(2-x)Al_xO_4粉体材料23
• 3.3 产物的表征23-24
• 3.4 结果与讨论24-33
• 3.4.1 物相分析24-27
• 3.4.2 微观结构分析27-31
• 3.4.3 电学性能分析31-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第四章 Ni-Mn-Zn-O系热敏电阻制备34-44
• 4.1 引言34
• 4.2 水热法制备NiMn_(2-x)Zn_xO_4粉体材料34-35
• 4.3 产物的表征35
• 4.4 结果与讨论35-43
• 4.4.1 物相分析35-38
• 4.4.2 微观结构分析38-41
• 4.4.3 电性能分析41-43
• 4.5 结论43-44
• 第五章 Ni-Mn-Al-O热敏薄膜的制备及性能研究44-53
• 5.1 引言44-45
• 5.2 水热法沉积Ni-Mn-Al-O系热敏薄膜材料45
• 5.3 薄膜的测试及分析方法45-46
• 5.4 结果与讨论46-51
• 5.4.1 基片的选择以及放置位置46-47
• 5.4.2 物相分析47-49
• 5.4.3 微观结构分析49-50
• 5.4.4 电学性能分析50-51
• 5.5 制备树脂封装热敏电阻器以及电学性能测试51-52
• 5.5.1 树脂封装热敏电阻器的制备51-52
• 5.5.2 电学性能测试52
• 5.6 本章小结52-53
• 第六章 结论与展望53-55
• 6.1 结论53
• 6.2 展望53-55
• 参考文献55-61
• 致谢61-62
• 个人简介62

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