NTC热敏电阻的研究现状及发展方向.doc

NTC热敏电阻的研究现状及发展方向1 引言 热敏电阻是电阻率随温度发生明显变化的电阻。按照电阻率随温度变化的趋势，热敏电阻可以分为PTC（正温度系数）热敏电阻，NTC（负温度系数）热敏电阻，CTR（临界温度系数）热敏电阻。其中NTC热敏电阻因为具有测量精度高、互换性高、可靠性好等优点，在温度测量、控制及温度补偿等领域得到广泛应用。 2 NTC热敏电阻的分类 NTC热敏电阻种类繁多，按照不同的分类标准可以分为不同的类型。 按照使用温度范围，热敏电阻可以分为低温热敏电阻（-60以下）、常温热敏电阻（-60300）以及高温热敏电阻（300以上）。低温热敏电阻要求具有低B值（热敏常数）和低电阻率，这类电阻主要是由Mn、Ni、Co、Fe等过渡金属氧化物来制备。常温热敏电阻是研究比较成熟的一类热敏电阻，一般是由尖晶石结构氧化物半导体材料制备，这类热敏电阻广泛地用于测温、控温、温度补偿及时间延迟等领域。高温热敏电阻因其高温稳定性好、输入信号大等优点在高温测温领域具有广泛应用。sumi等人研制出工作温度在6700-8500 K，热敏系数为-1%-2%的热敏电阻。 3 NTC热敏电阻的制备工艺 NTC热敏电阻的制备工艺与电子陶瓷的制备工艺基本相同，其主要工艺流程如图1所示。 3.1 制粉 制粉是NTC热敏电阻制备的第一道工序，主要的制备方法是固相反应法和软化学法。 固相反应法是指将不同的金属氧化物按照一定配比进行成分混合，在高温条件下煅烧，然后得到所需的粉料，其一般的工艺流程如图2所示。 固相反应法的工艺流程简单，成本低，但是其缺点是原料混合不易均匀，会影响产品的晶相结构，而采用软化学法制粉能够很好的解决这个问题。软化学法已经广泛地应用于电子陶瓷粉体材料的制备，包括共沉淀法、均匀沉淀法、溶胶凝胶法、水热法等。 3.2 生坯成形 这一阶段主要包括球磨、干燥、造粒、压片等阶段，这几个阶段都是在常温条件下进行，主要是为烧结阶段做准备。 3.3 烧结 烧结工艺在NTC热敏电阻制备工艺中起着重要的作用，它最终会影响NTC热敏电阻的性能。烧结过程是指材料从室温到高温的热动力学过程，它包括水分的挥发、PVA（聚乙烯醇）的排出、晶粒的长大、液相的产生与挥发等过程，会影响到器件的致密度，室温电阻以及热敏特性。 3.4 电极的制备 NTC热敏电阻一般采用银电极或者铂电极，主要方法是采用印刷或涂覆后在高温下煅烧。从原理上来说，半导体陶瓷与金属电极之间能够形成良好的欧姆接触的前提条件是两者的功函数比较接近。当半导体的功函数较小时，在半导体表面存在阻碍电子运动的表面势垒，从而在宏观上表现具有较大的电阻率，当半导体和金属电极的费米能级比较接近时，接触面上的电子向两个方向运动的阻碍作用较小，在宏观上表现为电极对电阻率的影响较小。 4 NTC热敏电阻的发展方向 4.1 生产高精度的NTC热敏电阻器 所谓高精度的NTC热敏电阻器指的是电阻值和B值的误差在24%左右，并且该电阻器具有性能稳定，可靠性高。 4.2 生产表面安装用NTC热敏电阻器 表面安装用NTC热敏电阻器因其电子元件的微小型化，无引线并且可以大幅度地提高设备的生产效率得到了广泛地应用。常见的用于表面安装的NTC元件常见的包括以下几种：片式热敏电阻器，表面安装用圆柱形热敏电阻器，和树脂封装热敏电阻器。 4.3 生产数字NTC温度传感器 数字温度传感器是超大规模集成电路与感温元件相结合的产物，发展十分迅速，并且取得了可喜的进展。目前在美日等集成电路生产厂家生产出的集成型的数字温度传感器在-55+125温度范围类，测温精度能够达到3。 随着数字温度传感器的推广，超大规模集成电路的普及，NTC温度传感器正在向着宽温区、高精度、小型化、复合化的方向发展，使得传感器的应用技术进入了一个全新的发展阶段。