文献综述

1. 引言

负温度系数热敏电阻(NTC)材料是指电阻率随温度升高而下降的材料^[1]。它们被广泛用于温度监测、控制、家用电器补偿、制造业、医疗和汽车工业。大多数的NTC热敏电阻由过渡态金属元素（Ni、Mn、Co、Fe、Cu等）形成具有尖晶石结构的复合金属氧化物构成，其电阻率值与温度的关系满足著名的Arrhenius关系^[2-5]：ρ=ρ₀exp(E_a/kT)。ρ₀是温度为无穷大时的电阻，E_a是激活能，k是Boltzmann常数，T是绝对温度。它是以锰、钴、镍、铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的。为了降低含铜系NTC热敏陶瓷的老化值，提高材料的稳定性，不同的金属离子被添加到含铜系NTC热敏陶瓷中，如Fe，Si，Zn等。通过在A位掺杂不变价的Zn元素可以有效的提高铜系NTC热敏陶瓷的稳定性^[1]。本文以Cu离子浓度较高的Ni_0.6Cu_0.5Mn_1.9O₄为研究对象，通过掺杂Zn离子观察掺杂量及烧结温度等条件对Ni_0.6Cu_0.5Zn_xMn_1.9-xO₄NTC热敏陶瓷相组成、微观形貌及电性能的影响。

2. NTC热敏电阻的历史

1932年德国首先用氧化铀制成了NTC热敏电阻，之后以氧化铜、硫化银、钛酸镁等为原料的半导体热敏电阻相继问世。但是这类热敏电阻的稳定性较差，在空气中极易氧化，为了保证其稳定的电阻率，必须在保护气氛中工作，因此这类热敏电阻的应用范围比较有限。后来在20世纪40年代Bell实验室开发出具有温度系数较大、性能稳定、一致性好的优点的陶瓷热敏电阻，这类电阻以Mn、Fe、Co、Ni等过渡金属氧化物为原料，可工作于较宽的温度（-60~300 #176;C）范围。50年代初，以Al、Mg、Er、Be等金属氧化物构成的高温（300 #176;C以上）热敏电阻相继出现。50年代后期，以过渡金属复合氧化物为主的低温热敏电阻器问世。60年代又发现以VO₂ 为只要材料的临界温度陶瓷热敏电阻。70年代日本又开发出具有线性阻温特性的半导体热敏电阻。这种热敏电阻应用于温度测量上更为方便^[6]。

3. NTC热敏电阻的基本参数
NTC热敏电阻的基本参数包括标准电阻R₂₅、热敏常数B、电阻的温度系数、耗散系数和时间常数等^[7]。

（l）标准电阻R₂₅(Ω)是指在25 #176;C阻值。即在规定温度下(25 #176;C)，采用引起电阻值变化不超过0.1%的测量功率所测得的电阻值。

(2) 热敏常数B(K)是描述热敏电阻物理特性的一个参数，定义为：E_a/k，B值越大，灵敏度越高。

（3）电阻温度系数α(K^-1)是指温度变化1 #176;C零负载时电阻变化率。

（4）耗散系数H(W/#176;C)表示热敏电阻温度升高1 #176;C时所消耗的功率。它是描述热敏电阻器工作时，电阻器与外界环境进行热量交换的一个量。