Ni-MN-O系负温度系数热敏电阻材料的制备及其性能研究

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Al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20 h、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(CH3 COO)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20 h、n[Mn(CH3COOh]/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。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 NTC热敏电阻

1．2．1 NTC热敏电阻的发展历史

1．2．2 NTC热敏电阻的分类

1．2．3 NTC热敏电阻的应用

1．3 尖晶石型NTC热敏电阻

1．3．1 尖晶石型NTC热敏电阻的晶体结构

1．3．2 尖晶石型NTC热敏电阻的导电机理

1．3．3 尖晶石型NTC热敏电阻的制备工艺

1．3．4 NTC热敏电阻的性能参数及特性

1．3．5 NTC热敏电阻的现状及发展趋势

1．4 本论文的研究内容

第二章 实验试剂及测试方法

2．1 实验试剂

2．2 实验仪器

2．3 测试方法

2．3．1 物相分析

2．3．2 微观形貌分析

2．3．3 电学性能分析

第三章 Ni-Mn-Al-O系热敏电阻材料的制备

3．1 引言

3．2 水热法制备NiMn2-xAlxO4粉体材料

3．3 产物的表征

3．4 结果与讨论

3．4．1 物相分析

3．4．2 微观结构分析

3．4．3 电学性能分析

3．5 本章小结

第四章 Ni-Mn-Zn-O系热敏电阻制备

4．1 引言

4．2 水热法制备NiMn2-xZnxO4粉体材料

4．3 产物的表征

4．4 结果与讨论

4．4．1 物相分析

4．4．2 微观结构分析

4．4．3 电性能分析

4．5 结论

第五章 Ni-Mn-Al-O热敏薄膜的制备及性能研究

5．1 引言

5．2 水热法沉积Ni-Mn-Al-O系热敏薄膜材料

5．3 薄膜的测试及分析方法

5．4 结果与讨论

5．4．1 基片的选择以及放置位置

5．4．2 物相分析

5．4．3 微观结构分析

5．4．4 电学性能分析

5．5 制备树脂封装热敏电阻器以及电学性能测试

5．5．1 树脂封装热敏电阻器的制备

5．5．2 电学性能测试

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

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