中國電子元件行業(yè)協(xié)會
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(jié)構(gòu)晶體，具有高介電常數(shù)、低介電損耗、較大的電阻率，高耐壓強(qiáng)度和優(yōu)異的絕緣性能等特性，廣泛應(yīng)用于多層陶瓷電容器（MLCC）、熱敏電阻器（PTCR）、電光器件和動態(tài)隨機(jī)存儲器（FRAM）等方面，是電子功能陶瓷器件的基礎(chǔ)原料，因此被廣大學(xué)者和生產(chǎn)廠家稱為電子陶瓷產(chǎn)業(yè)的支柱。
01、鈦酸鋇基PTC陶瓷材料的應(yīng)用
鈦酸鋇基PTC陶瓷具有較大的正溫度系數(shù)和開關(guān)阻溫特性，通過摻雜，它的居里溫度可在很寬的范圍內(nèi)(室溫～400℃)任意調(diào)節(jié)，因此，被廣泛應(yīng)用于電子信息通訊、自動控制、航空航天、汽車工業(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間特性可用作不同的用途。
1）電阻-溫度特性及應(yīng)用
半導(dǎo)體材料的電阻，會隨溫度的升高而降低，呈現(xiàn)負(fù)溫度系數(shù)特性即NTC特性。而PTC陶瓷材料在達(dá)到居里溫度后，在較小的溫度區(qū)間內(nèi)其電阻會隨溫度的升高而急劇增加，呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的正電阻溫度系數(shù)特征，其溫度系數(shù)可達(dá)到(15％～60％)／℃以上。利用正電阻溫度系數(shù)，可以補(bǔ)償晶體管電路中的負(fù)溫度系數(shù)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(nèi)可以發(fā)揮溫度補(bǔ)償作用。它還可以應(yīng)用于電動機(jī)線圈過熱保護(hù)、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(yīng)用
當(dāng)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(dá)到居里溫度時，電流達(dá)到最大值，這時PTC陶瓷元件進(jìn)入PTC區(qū)域，此時當(dāng)電壓繼續(xù)升高時，由于PTC陶瓷元件的電阻急劇增大，電流反而減小。在此區(qū)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電流保護(hù)和定溫發(fā)熱等場合，元件的功率可根據(jù)室溫電阻值、開關(guān)溫度、元件形狀和尺寸、散熱片間的熱阻及結(jié)構(gòu)進(jìn)行任意調(diào)整，適用于各種家電產(chǎn)品。
3）電流-時間特性及應(yīng)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，隨時間的推移，元件自身發(fā)熱，進(jìn)入正溫度系數(shù)特性區(qū)域，電阻阻值急劇增加，電流大幅度下降。最后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)這一特性，PTC陶瓷材料可應(yīng)用于電動機(jī)的啟動、繼電器節(jié)點(diǎn)保護(hù)、延遲開關(guān)及彩色電視機(jī)的自動消磁等。
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發(fā)展方向：
1）低電阻率高升阻比研究
隨著電子工業(yè)對于基礎(chǔ)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越高。例如在彩電及監(jiān)視器的消磁電路和馬達(dá)啟動器中的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(yīng)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陶瓷材料是一個重要的研究方向。目前，國內(nèi)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(dá)416℃，升阻比約4個數(shù)量級。
