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PTC材料的发展现状与存在的问题

点击次数:773    发布日期:2013-09-03   本文链接:http://www.pibomo.com/news/140.html

      由于应用领域的差异,对PTC材料各项性能指标的要求有所不同,如用于恒温加热,PTC材料应具有较高的居里温度和高的耐压值;用于电视机消磁的PTC热敏电阻器则侧重于要求高耐压(110V或220V),为了获得大的起始电流,还要求低的常温电阻率,此外为了在高阻状态下得到小的残余电流,还必须具有大的电阻温度系数a.;电子信息产业需要的高响应大电流通量的PTC限流元件要求尽可能低的室温电阻率以减少能量损耗。

      PTC材料性能的改进可涉及:1)控制居里温度。这方面的研究已比较成熟,在50℃ 340℃范围内可以对居里点进行有效的控制。无掺杂的BaTiO 的居里点在120℃,对其进行等价离子置换,可用效地改变其居里点。例如,在BaTiO 中掺杂Pb可以使其居里点向高温方向移动,掺杂Sr则可以使居里点向低温方向移动,掺杂量不同居里点移动的幅度也不同。2)降低室温电阻率。用施主元素,即3价或5价的稀土元素如IJa、Ta、Nb等,取代Ba2 或Ti 的位置,当高价离子置换出低价离子时,高价离子需束缚自由电子,以保证电价平衡。电子所受的束缚力要比正常电子所受的束缚力小得多,吸收少量能量即可脱离束缚中心,在晶体中准自由地迁移,成为导电载流子,增强导电性,导致电阻率下降。3)提高升阻比与电阻温度系数。可掺杂微量受主元素,如Mn。受主掺杂是低价离子置换高价离子后,为了保持电价平衡,低价离子周围会产生空穴,在禁带中形成一个附加的受主能级,电子很容易激发到此能级,降低电子载流子的数量,使电阻率上升。受主加入量应严格控制,过量的受主杂质会使材料失去n型半导性。

      提高升阻比和降低室温电阻率是一对矛盾,要提高升阻比可增加材料中的受主加入量,这会导致室温电阻率的上升。研究表明,双施主的加入物比单一施主加入物更能有效地降低FI'C材料的常温电阻率,另外,为了降低PTC材料的室温电阻率,一种较新的方法是在PTC 材料中掺杂金属单质如Ni等 ,即金属/FI'C复合材料,为了将金属与BaTiO 混合均匀,可采用化学镀的方法或共沉淀的方法。随着PTC材料的发展,还出现了一种新型的有机PTC材料(聚乙烯掺杂碳粉),这种PTC材料制备较简单,室温电阻率非常低,但其稳定性较差,电阻率随使用时间延长发生剧烈跳变,因此还有待于完善。

      自PTC材料的特性发现以来,众多的科技工作者对其进行了多方位深入的研究,使PTC材料的性能不断提高,应用范围空前扩大。由于PTC材料基础理论的研究落后于应用,要使PTC材料有更大的发展,今后应加大基础研究的力度。


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