,,

新聞資訊

行業知識

咨詢熱線

025-5239-0195

您的位置：首頁 > 行業知識 > 正文

熱敏電阻：陽離子分布

發布時間：2018/2/8 訪問人數：1593次

對于尖晶石型結構的氧化物來說，其電學性能和穩定性與陽離子的分布有著很重要的關系，所以研究陽離子的分布情況很有意義[1,3]。前人已做了大量關于陽離子分布的研究工作，關于 Mn、Ni、Zn 以及 Cu的陽離子分布，前人的研究結果表明：錳離子有二價、三價和四價三種價態，Mn2+占據尖晶石結構的 A 位,
即 Mn2+(A)，而 Mn3+和 Mn4+則占據 B 位,即 Mn3+(B)和 Mn4+(B)；對于鎳離子，由于 Ni3+形成需要很高能量，所以會以二價形式存在，占據 B 位，即 Ni2+(B)；Zn 元素以 Zn2+(A)的形式存在，只占據 A 位；而 Cu元素以 Cu+(A)、Cu2+(A)、Cu2+(B)的形式存在。一般對 Cu 元素 2p3/2層電子的結合能進行分析，得出的的順序大概為[74]：Cu2+(A)>Cu2+(B)>Cu+(A)>Cu+(B)。根據文獻報道，930.7 eV 左右處的峰對應于 Cu+(A)，933.0 eV 左右處的峰對應于 Cu2+(B)，Cu2+(A)大概在934.9 eV 左右處，由此可以看出：930-935eV 為 Cu 離子的 XPS 譜圖中對應的結合能范圍[6]。圖 3 樣品 Ni0.5Mn2.38Cu0.12O4 (圖 a)和 Ni0.5Mn1.58Cu0.12Zn0.8O4(圖 b)的 X-射線光電子能譜圖Fig.3 XPS patterns of Ni0.5Mn2.38Cu0.12O4 (Fig.a) and Ni0.5Mn1.58Cu0.12Zn0.8O4 (Fig.b)圖 3 是采用 X- 射線光電子能譜對樣品 (a)Ni0.5Mn2.38Cu0.12O4 和 (b) Ni0.5Mn1.58Cu0.12Zn0.8O4 粉體表面進行成份分析的譜圖。選取 Cu2p3/2 結合能926-940 eV 的區域，進行放大作圖，采Xpspeak 分峰擬合軟件對圖像進行了分峰擬合處理。由于原始物料中 Cu 元素含量較少，所以峰的基線不是直線，但依然可以大致確定 Cu 的價態以及占位情況。從圖(a)中可以看出，存在兩個不同位置的能量峰，在 931.2 eV處的峰對應于 Cu+(A) ， 934.4 eV 處的峰對應于Cu2+(A)，即 Cu 離子主要以 Cu+和 Cu2+形式占據 A 位；在圖(b)中，在 933.9 eV 處和 937.1 eV 處分別有個峰面積較大和較小的能量峰，前者為 Cu2+(B)，后者為Cu2+(A)，Cu2+(B)的峰面積顯然遠大于 Cu2+(A)的峰面積，也就是說 Cu 離子主要以 Cu2+的形式占據尖晶石的 B 位。XPS 譜圖分析結果表明：對于 Ni-Mn-Cu-O體系，Cu 元素以 Cu+和 Cu2+形式占據 A 位；而摻入Zn 元素后，由于 Zn2+離子占據 A 位，Cu 元素主要以Cu2+(B)的形式占據 B 位，只有少量以 Cu2+(A)的形式占據 A 位。2.3 電學性能圖 4 為 Ni0.5Mn2.38-xCu0.12ZnxO4 系列樣品在 25°C的電阻率ρ25和 B 值隨 x 的變化曲線。由圖看到，電阻率ρ25 和 B 值均隨 Zn 摻雜量 x 的增加而增加，在0≦x≦0.8 的范圍內，電阻率和 B 值的變化值分別為240–563 Ω·cm, 3319–3415 K。同一成分的電阻制品平行測量 3 次，結果顯示其電阻值差別很小，表明制得的熱敏電阻具有良好的電學性能一致性。眾所周知，對于尖晶石型過渡金屬氧化物的導電機制是，在同一位置相同元素相鄰價態離子之間的電子跳躍傳導。對于 Ni0.5Mn2.38Cu0.12O4，既存在 A 的 Cu+和 Cu2+之間的電子跳躍導電又存在 B 位的 Mn3+和 Mn4+之間的跳躍，所以引入 Cu 元素后電阻率可以迅速降低；當摻入 Zn 元素后，Zn2+進入 A 位，同時 A 位的 Cu+和 Cu2+ 的減少，所以電阻率呈現逐漸增加的趨勢。3440 B / K圖 4 Ni0.5Mn2.38-xCu0.12ZnxO4 系列樣品的 25C 時的電阻率和 B 值Fig.4 ρ25C and B value of Ni0.5Mn2.38-xCu0.12ZnxO4 series samples圖 5 Ni0.5Mn2.38-xCu0.12ZnxO4 系列樣品老化值Fig.5 Aging value of Ni0.5Mn2.38-xCu0.12ZnxO4 series samples 圖 5 為 Ni0.5Mn2.38-xCu0.12ZnxO4(x=0, 0.2, 0.4, 0.6,0.8)系列樣品在 150°C 放置 6 天后的老化值隨 Zn2+摻雜量的關系。由圖可以明顯看出，隨著 x 值的增加，老化值迅速降低，樣品未摻雜 Zn 時老化值最大，為10%左右；隨著 Zn 的摻雜量增加到 0.8，老化值僅為0.33%，可見 Zn 摻雜對含 Cu 系列樣品的老化值有很R/R(%)x 值
大影響，可明顯降低其老化值，提高樣品的穩定性。前人對于 Ni-Mn-Cu-O 系 NTC 熱敏陶瓷的老化機理研究普遍認為:該體系具有較大的老化值，而且老化之與Cu 含量密切相關，Cu 含量增加，老化值也會隨著增加。老化的原因主要是因為 A 位的 Cu+很容易被氧化為 Cu2+ 。在本文中向 Ni-Mn-Cu-O 系摻入 Zn 元素后，Zn2+占據了尖晶石的 A 位，導致 A 位的 Cu+減少，B位的 Cu2+越來越多，使得 Cu+的氧化現象不容易發生，所以樣品的老化值減少，熱穩定性提高。3 結論采用固相反應法制備了 Zn 元素摻雜的Ni-Mn-Cu-O 系 NTC 熱敏陶瓷，并考察了 Zn 元素對其相結構、電學性能和老化現象的影響。NTC溫度傳感器研究表明：對于Ni0.5Mn2.38-xCu0.12ZnxO4(x=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8)系列樣品，隨著 Zn 元素的含量增加，其相結構從立方尖晶石型結構向四方晶型轉變，電阻率和 B 值呈現逐步增加的趨勢，老化值可以迅速降低。值得一提的是，該研究結果對工業上含 Cu 系 NTC 熱敏陶瓷的生產具有十分重要價值，可以解決該體系目前普遍存在的老化較大的難題，有望用于工業生產中。
時恒電子：http://www.shiheng.com.cn　NTC熱敏電阻熱敏電阻

上一篇：Zn摻雜對Ni-Mn-Cu-O系NTC熱敏...

下一篇：功率型NTC熱敏電阻常識

91日本在线-www.三级-国产疯狂露脸对白-国产精品影片在线观看-国产一级二级三级高清-精品区在线观看

熱敏電阻：陽離子分布