Mg掺杂对Ni-Mn-O系热敏电阻材料性能的影响
2021-12-02符豪张文军周婷王忠兵陈春年
安徽化工 2021年6期
关键词:结构
符豪,张文军,周婷,王忠兵,陈春年
(合肥工业大学化学与化工学院,安徽合肥230009)
负 温 度 系 数(Negative Temperature Coefficient,NTC)热敏电阻是一种由半导体陶瓷材料制备而成的对温度非常敏感的材料元件。NTC热敏电阻的阻值会随着温度的升高呈指数性减小,具有制备成本低、互换性好、响应时间快、体积小等优点。NTC热敏电阻的电阻随温度变化的行为一般用Arrhenius公式来描述:ρ=ρexp(Ea/kT)。一般使用两个基本电学参数来表示NTC热敏电阻的电学参数:①ρ,即25°C时的电阻率;②B值,定义为B=Ea/K,它表示电阻率随温度变化而变化的敏感程度。基于过渡金属(如镍和锰)的尖晶石氧化物具有重要的意义,目前广泛被用于制备负温度系数热敏电阻,应用于低频冲击电流的增压、温度测量和控制,以及其他电路元件的温度补偿等。NTC热敏电阻的导电性能与烧结条件、孔隙率、掺杂量和结构缺陷密切相关。一些研究试图通过调整阳离子分布和添加掺杂剂来改善NTC热敏电阻的电学性能。因此阳离子掺杂和阳离子在尖晶石结构八面体间隙中的分布是影响热敏陶瓷性能的主要因素。近年来,对于NTC热敏电阻的研究大多通过添加少量掺杂剂来改善电阻材料的结构和电学性能。
Ni-Mn-O系尖晶石作为NTC热敏电阻的母体材料,其研究一直深受关注。该体系的阳离子分布和导电机理是:Mn占据尖晶石结构四面体位置(A位),Ni,Mn和Mn占据八面体位置(B位);电子在位于尖晶石结构B位中的Mn和Mn之间跳跃而产生跳跃电导,其电阻率的大小同Mn和Mn的浓度积密切相关。……
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