Ni-Mn-O系NTC热敏电阻研究进展
发布时间：2021-07-05 22:39
NTC热敏电阻目前在测温、控温、补偿、浪涌抑制等方面得到广泛应用。Ni-Mn-O材料体系,作为NTC热敏电阻配方设计的最基本的母体材料,已被广泛用于目前的工业生产中。本文综述了Ni-Mn-O体系NTC热敏陶瓷的晶体结构,介绍了该类陶瓷的导电机理,重点阐述该体系NTC热敏陶瓷的掺杂研究进展,为NTC热敏陶瓷的配方设计提供一定的理论指导。
【文章来源】：电子元件与材料. 2020,39(10)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
尖晶石结构的示意图[9]
在系统总结了Ni-Mn-O材料体系晶体结构中阳离子分布和导电机理的基础上,继续阐述不同元素掺杂(如Co、Cu、Fe、Zn、Mg和Al等元素)对Ni-Mn-O材料体系NTC热敏电阻电阻率的影响,下面分别进行总结。3.1 Co元素掺杂
众所周知,Co元素价格昂贵,但其在NTC 热敏电阻中有着独特的作用,是其他元素所不能替代的,特别是在设计一些低阻值高B值的NTC热敏电阻产品时更是如此。在Ni-Mn-O材料体系中引入Co元素可以降低其电阻率,原因是Co元素的价态易于变价,存在Co3+离子和Co2+离子两种价态,形成类似于Mn4+与Mn3+离子之间的跳跃电导机制,增加了晶格内载流子的浓度,且具有较高的电子跳跃势垒,所以引入Co元素有利于得到B值较高的NTC热敏电阻产品,特别是在Co元素含量较高时更是如此[16]。合肥工业大学的王忠兵等[17]研究了CoxNi0.66Mn2.34-xO4(0<x<2)系列样品电阻率随Co含量变化的关系,实验结果见图3。实验结果表明:在Ni0.66Mn2.34-xCoxO4中刚开始掺入Co元素,电阻率和热敏常数B值均随着x值的增加而一直保持降低趋势(0<x<1.0),其中电阻率在x=1.0时有最小值,热敏常数B值在x=0.8时有最小值。如Ni0.66Mn2.34O4的电阻率ρ25=1769 Ω·cm,B=3936 K,Co1.0Ni0.66Mn1.34O4的ρ25=378 Ω·cm,B=3503 K。继续增加Co元素含量(1.0<x<1.6),电阻率和热敏常数B值则会随着x值的增加而变大,热敏常数B值尤其增加较快,如Co1.0Ni0.66Mn1.34O4的B值为3503 K,而Co1.6Ni0.66Mn0.74O4的B值快速增加到4275 K。再进一步增加Co元素含量(1.6<x<2.0),电阻率将会下降到600 Ω·cm附近,波动较小,而B值也会稍有减小到4220 K左右,在此区间范围内该配方成分具有低阻值和高B值的特点。3.2 Fe元素掺杂
【参考文献】：
期刊论文
[1]热敏电阻行业发展与创新的思考[J]. 汪洋,汪雪婷. 电子元件与材料. 2016(11)
[2]NTC热敏陶瓷Ni0.66Mn2.34-xCoxO4的电性能研究[J]. 王忠兵,吴蕾,韩效钊,赵肃莹,张大伟. 电子元件与材料. 2009(07)
博士论文
[1]Fe-Mn-Ni-O尖晶石型负温度系数热敏陶瓷的制备和老化性能研究[D]. 王忠兵.中国科学技术大学 2005
本文编号：3266963
【文章来源】：电子元件与材料. 2020,39(10)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
尖晶石结构的示意图[9]
在系统总结了Ni-Mn-O材料体系晶体结构中阳离子分布和导电机理的基础上,继续阐述不同元素掺杂(如Co、Cu、Fe、Zn、Mg和Al等元素)对Ni-Mn-O材料体系NTC热敏电阻电阻率的影响,下面分别进行总结。3.1 Co元素掺杂
众所周知,Co元素价格昂贵,但其在NTC 热敏电阻中有着独特的作用,是其他元素所不能替代的,特别是在设计一些低阻值高B值的NTC热敏电阻产品时更是如此。在Ni-Mn-O材料体系中引入Co元素可以降低其电阻率,原因是Co元素的价态易于变价,存在Co3+离子和Co2+离子两种价态,形成类似于Mn4+与Mn3+离子之间的跳跃电导机制,增加了晶格内载流子的浓度,且具有较高的电子跳跃势垒,所以引入Co元素有利于得到B值较高的NTC热敏电阻产品,特别是在Co元素含量较高时更是如此[16]。合肥工业大学的王忠兵等[17]研究了CoxNi0.66Mn2.34-xO4(0<x<2)系列样品电阻率随Co含量变化的关系,实验结果见图3。实验结果表明:在Ni0.66Mn2.34-xCoxO4中刚开始掺入Co元素,电阻率和热敏常数B值均随着x值的增加而一直保持降低趋势(0<x<1.0),其中电阻率在x=1.0时有最小值,热敏常数B值在x=0.8时有最小值。如Ni0.66Mn2.34O4的电阻率ρ25=1769 Ω·cm,B=3936 K,Co1.0Ni0.66Mn1.34O4的ρ25=378 Ω·cm,B=3503 K。继续增加Co元素含量(1.0<x<1.6),电阻率和热敏常数B值则会随着x值的增加而变大,热敏常数B值尤其增加较快,如Co1.0Ni0.66Mn1.34O4的B值为3503 K,而Co1.6Ni0.66Mn0.74O4的B值快速增加到4275 K。再进一步增加Co元素含量(1.6<x<2.0),电阻率将会下降到600 Ω·cm附近,波动较小,而B值也会稍有减小到4220 K左右,在此区间范围内该配方成分具有低阻值和高B值的特点。3.2 Fe元素掺杂
【参考文献】：
期刊论文
[1]热敏电阻行业发展与创新的思考[J]. 汪洋,汪雪婷. 电子元件与材料. 2016(11)
[2]NTC热敏陶瓷Ni0.66Mn2.34-xCoxO4的电性能研究[J]. 王忠兵,吴蕾,韩效钊,赵肃莹,张大伟. 电子元件与材料. 2009(07)
博士论文
[1]Fe-Mn-Ni-O尖晶石型负温度系数热敏陶瓷的制备和老化性能研究[D]. 王忠兵.中国科学技术大学 2005
本文编号：3266963
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3266963.html
