中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
聯(lián)系人：李鋒
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鈦酸鋇是一種典型鈣鈦礦型結構晶體，具有高介電常數、低介電損耗、較大的電阻率，高耐壓強度和優(yōu)異的絕緣性能等特性，廣泛應用于多層陶瓷電容器（MLCC）、熱敏電阻器（PTCR）、電光器件和動(dòng)態(tài)隨機存儲器（FRAM）等方面，是電子功能陶瓷器件的基礎原料，因此被廣大學(xué)者和生產(chǎn)廠(chǎng)家稱(chēng)為電子陶瓷產(chǎn)業(yè)的支柱。
01、鈦酸鋇基PTC陶瓷材料的應用
鈦酸鋇基PTC陶瓷具有較大的正溫度系數和開(kāi)關(guān)阻溫特性，通過(guò)摻雜，它的居里溫度可在很寬的范圍內(室溫～400℃)任意調節，因此，被廣泛應用于電子信息通訊、自動(dòng)控制、航空航天、汽車(chē)工業(yè)、家用電器、生物技術(shù)、能源及交通等領(lǐng)域。PTC陶瓷材料按其電阻一溫度特性、電壓一電流特性和電流一時(shí)間特性可用作不同的用途。
1）電阻-溫度特性及應用
半導體材料的電阻，會(huì )隨溫度的升高而降低，呈現負溫度系數特性即NTC特性。而PTC陶瓷材料在達到居里溫度后，在較小的溫度區間內其電阻會(huì )隨溫度的升高而急劇增加，呈現出強烈的正電阻溫度系數特征，其溫度系數可達到(15％～60％)／℃以上。利用正電阻溫度系數，可以補償晶體管電路中的負溫度系數特性的熱敏電阻器，使阻值可以選擇很高，因而可以減少輸入阻抗的變化，避免功率晶體管輸入電路的損耗，在寬溫度范圍內可以發(fā)揮溫度補償作用。它還可以應用于電動(dòng)機線(xiàn)圈過(guò)熱保護、電流控制、溫度報警和恒溫發(fā)熱等領(lǐng)域。
2）電壓-電流特性及應用
當PTC陶瓷元件接通電源后，電流將隨電壓的升高而迅速增加，達到居里溫度時(shí)，電流達到最大值，這時(shí)PTC陶瓷元件進(jìn)入PTC區域，此時(shí)當電壓繼續升高時(shí)，由于PTC陶瓷元件的電阻急劇增大，電流反而減小。在此區域里電壓與電流的乘積保持一定，顯示出恒定功率特性。由于恒定功率特性，可使電壓范圍寬，即使電壓變化，在元件上仍然保持一定的溫度。鈦酸鋇基PTC陶瓷材料的電壓一電流特性可用于過(guò)電流保護和定溫發(fā)熱等場(chǎng)合，元件的功率可根據室溫電阻值、開(kāi)關(guān)溫度、元件形狀和尺寸、散熱片間的熱阻及結構進(jìn)行任意調整，適用于各種家電產(chǎn)品。
3）電流-時(shí)間特性及應用
鈦酸鋇PTC陶瓷元件兩端施加某一電壓的瞬間，由于其初始阻值小，電流迅速增大。然后，隨時(shí)間的推移，元件自身發(fā)熱，進(jìn)入正溫度系數特性區域，電阻阻值急劇增加，電流大幅度下降。最后達到穩定狀態(tài)。根據這一特性，PTC陶瓷材料可應用于電動(dòng)機的啟動(dòng)、繼電器節點(diǎn)保護、延遲開(kāi)關(guān)及彩色電視機的自動(dòng)消磁等。
02、技術(shù)發(fā)展方向展望
目前，對于PTC陶瓷材料的研究主要集中在以下幾個(gè)發(fā)展方向：
1）低電阻率高升阻比研究
隨著(zhù)電子工業(yè)對于基礎鈦酸鋇基PTC陶瓷熱敏電阻需求的不斷增加，對其性能的要求也越來(lái)越高。例如在彩電及監視器的消磁電路和馬達啟動(dòng)器中的PTC陶瓷材料元件都要求有較低的室溫電阻和較高的升阻比，因此低阻化和高升阻比是近來(lái)PTC陶瓷材料研究的主要方向之一。
2）高居里溫度的研究
在實(shí)際應用領(lǐng)域中許多方面都需要更高居里溫度的PTC陶瓷材料。高溫PTC陶瓷材料是一個(gè)重要的研究方向。目前，國內外對高居里溫度鈦酸鋇基PTC陶瓷材料的研究主要集中在(Ba，Pb)TiO3系，采用Pb固溶于BaTiO3中以提高材料的居里溫度，其居里溫度達416℃，升阻比約4個(gè)數量級。
