熱敏陶瓷熱敏陶瓷的分類

熱敏陶瓷是對(duì)溫度變化敏感的陶瓷材料。它可分為熱敏電阻、熱敏電容、熱電和熱釋電等陶瓷材料。在種類繁多的敏感元件中，熱敏電阻應(yīng)用最廣。熱敏電阻是一種電阻值隨溫度變化的電阻元件(或稱電阻器)。

熱敏電阻按阻值隨溫度變化不同，分為正溫度系數(shù)熱敏電阻、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻、臨界溫度系數(shù)熱敏電阻和線性熱敏電阻四大類。阻值隨溫度升高而增加的電阻稱正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻，相反，則稱為負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻。阻值隨溫度變化呈直線的熱敏電阻稱線性熱敏電阻，阻值隨溫度變化呈指數(shù)(或?qū)?shù))關(guān)系的稱非線性熱敏電阻。在非線性熱敏電阻中，有一類其阻值在一個(gè)很窄的溫度范圍內(nèi)可變化(上升或下降)幾個(gè)數(shù)量級(jí)，稱為臨界溫度系數(shù)熱敏電阻或開關(guān)型熱敏電阻 。

熱敏電阻主要用作電路溫度補(bǔ)償元件。金屬氧化物制成的半導(dǎo)體陶瓷熱敏電阻，以氧化釩為主體的玻璃熱敏電阻，硅、鍺單晶熱敏電阻，用V₂O₃、P₂O₅、 SiO₂、BaO、SrO、CaO等氧化物合成的臨界熱敏電阻(CTR)和以鈦酸鋇為主體的正溫度系數(shù)熱敏電阻。近年來，隨著硅元件平面工藝的成熟與集成技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了碳化硅單晶碳化硅薄膜熱敏電阻等。

摻雜BaTiO₃陶瓷是主要的熱敏陶瓷。BaTiO₃的PTC效應(yīng)與其鐵電性相關(guān),其電阻率突變同居里溫度T_c相對(duì)應(yīng)。但是，沒有晶界的BaTiO₃單晶不具有PTC效應(yīng)。只有晶粒充分半導(dǎo)化，晶界具有適當(dāng)絕緣性的BaTiO₃陶瓷才具有PTC效應(yīng)。當(dāng)制備BaTiO₃熱鐓陶瓷時(shí)，采用施主摻雜使晶粒充分半導(dǎo)化，采用氧氣氛燒結(jié)使晶界及其附近氧化，具有適當(dāng)?shù)慕^緣性，緩慢冷卻也使晶界氧化充分，PTC效應(yīng)增強(qiáng)。

關(guān)于BaTiO₃的PTC效應(yīng)，Heywang基于該效應(yīng)同居里點(diǎn)相關(guān)的事實(shí)，認(rèn)為施主摻雜BaTiO₃晶粒邊界存在的二維受主型表面態(tài)與晶粒的載流子相互作用，產(chǎn)生晶粒表面的勢(shì)壘層。勢(shì)壘高度φ與有效介電常數(shù)ε成反比。當(dāng)溫度低于居里點(diǎn)時(shí)，e約為10⁴，因此，φ很小時(shí)，電阻率也小。

NTC熱敏電阻的導(dǎo)電機(jī)制同其組成及半導(dǎo)化方法有關(guān)。引人高價(jià)金屬離子或低價(jià)金屬離子，分別產(chǎn)生N型或P型半導(dǎo)體，形成電子導(dǎo)電或空穴導(dǎo)電。在還原氣氛或氧化氣氛中燒結(jié)，分別產(chǎn)生N型或P型半導(dǎo)體，形成電子或空穴導(dǎo)電。

常溫NTC熱敏電阻陶瓷絕大多數(shù)是尖晶石型氧化物，主要是含錳二元系和含錳三元系氧化物。二元系有MnO-CuO-O₂，MnO-CoO-O₂，MnO-NiO-O₂系，三元系有Mn-Co-Ni，Mn-Cu-N，Mn-Cu-Co系氧化物等。MnO-CoO-O₂系陶瓷含錳23%~60%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，主晶相是立方尖晶石MnCo₂O₄和四方尖晶石CoMn₂O₄，主要導(dǎo)電相是MnCo₂O₄，其導(dǎo)電機(jī)制是全反尖品石氧八面體中Mn⁴ 和Co² 的電子交換。該系的B值和電阻溫度系數(shù)比MnO-CuO-O₂和MnO-NiO-O₂系高。

(1)用歐姆表測(cè)量控制自動(dòng)阻風(fēng)門的熱敏開關(guān)和進(jìn)氣管預(yù)熱器管路的熱敏開關(guān)的極限值，如下圖2所示。自動(dòng)阻風(fēng)門的熱敏開關(guān)1插頭片：紅色。規(guī)定值：溫度低于30℃阻值為0；高于約40℃阻值為∞。

(2)進(jìn)氣管預(yù)熱器管路的熱敏開關(guān)2，規(guī)定值：溫度低于50℃阻值為0；溫度高于約55℃阻值為∞。