鈦酸鋇（以下簡稱BTO）基正溫度系數(shù)熱敏陶瓷是一種對溫度變化極為敏感的基礎(chǔ)電子元件。當(dāng)溫度上升到居里點以上時,熱敏陶瓷的電阻會快速跳變到室溫電阻的10³¹0⁸倍。經(jīng)多年的研究和發(fā)展,BTO基熱敏陶瓷已被用作熱敏元件、自調(diào)節(jié)加熱元件、限流元件等基礎(chǔ)電子元件,每年創(chuàng)造數(shù)十億元的產(chǎn)值。固然這些年來,國內(nèi)熱敏陶瓷行業(yè)發(fā)展迅速,已經(jīng)度過從無到有、從小到大的發(fā)展階段,但目前基于已有的生產(chǎn)工藝和材料配方所制備的熱敏陶瓷材料的性能仍難以令人滿意,高性能熱敏陶瓷材料的研發(fā)生產(chǎn)與高速發(fā)展的現(xiàn)實需求仍存在一定差距。尤其是在片式熱敏元件的生產(chǎn)和研發(fā)中,綜合性能較低（主要指較高的室溫電阻率和較低的溫度系數(shù)）的問題亟待研究人員研究解決。本文最主要的研究目標(biāo)是制備出具有高性能的熱敏陶瓷材料和片式元件。為達(dá)到該目的,首先采用干壓成型法,系統(tǒng)且深入地研究和探討鈦酸鉍鈉（以下簡稱BNT）摻雜對BTO基熱敏陶瓷材料的性能（尤其是對溫度系數(shù)和室溫電阻率）的影響和其作用機制,為BNT-BTO基熱敏陶瓷材料的片式化制備技術(shù)研發(fā)提供理論依據(jù)。在這一研究的基礎(chǔ)上,采用... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：128 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

PTCR（PositiveTemperatureCoefficientofResistivity）效應(yīng)示意圖

華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文5其中Ns和Nd依次為有效受主態(tài)密度和載流子濃度。求解泊松方程可得勢壘高度Φ0：0=e228ε0(12)其中e為元荷電量，ε0和εr依次為真空介電常數(shù)和材料的相對介電常數(shù)。圖1-2晶界勢壘及能帶示意圖[5]晶界整體電阻率可由以下公式計算得到：=Ae0k(13)其中A為常數(shù)，常被稱為幾何因子，k為波爾斯曼常數(shù)。同時，作為鐵電材料，BTO陶瓷的相對介電常數(shù)εr滿足：=CTc(14)其中C為居里常數(shù)，Tc為居里溫度，故晶界電阻滿足：=Aexp[e2280kC(1Tc)](15)可見隨著溫度的上升，晶界電阻快速增大。實驗證實εr-T與ρ-T有緊密關(guān)聯(lián)，如圖1-3所示：海望模型是一種物理模型，它基于線性泊松方程解得，是一種對復(fù)雜實際情況的

華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文6簡化模型，因此其計算結(jié)果會與實際情況存在一定偏差。焦克提出引入鐵電疇和表面極化電荷來彌補低溫時的誤差[6]。圖1-3BTO熱敏陶瓷中介電常數(shù)和電阻率隨溫度的變化趨勢[5]圖1-4晶界電疇和表面極化電話的示意圖[6]焦克模型的具體內(nèi)容為：當(dāng)溫度低于相變溫度時，BTO陶瓷為鐵電體，在晶胞的c軸方向具有自發(fā)極化。不同晶粒間，由于晶體取向不同，其極化方向也不同。如圖1-4所示，此時電疇在垂直于晶界方向產(chǎn)生極化分量，誘發(fā)表面極化電荷。這些表面電荷可以填充耗盡層，從而降低晶界電阻。根據(jù)BTO鐵電陶瓷的特性，大約有50%的晶界具有此效應(yīng)[6]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]PLZT陶瓷的晶界現(xiàn)象[J]. 祝炳和,趙梅瑜,姚堯,鄭鑫森,敖海寬,殷之文.  電子元件與材料. 1999(05)



本文編號：3134971