電學(xué)性能分析
發(fā)布時(shí)間：2018/2/6 訪問人數(shù)：1666次
電學(xué)性能分析
為了考察了 Ni–Mn–Sn–O 尖晶石結(jié)構(gòu)化合物的電學(xué)性能，選取 Ni0.6SnxMn2.4–xO4系列樣品作為研究對(duì)象，將其已成相的粉體等靜壓成型，在其成相溫度 200℃以上燒結(jié) 6 h，獲得致密燒結(jié)體，進(jìn)行電阻
第 43 卷第 6 期 王忠兵 等：Ni–Mn–Sn–O 體系相組成及其在負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻中的應(yīng)用 · 779 ·測量。圖 5 為部分燒結(jié)體的表面掃描電子顯微鏡(SEM)照片。由圖5 可以看出，燒結(jié)體表面顯微結(jié)構(gòu)十分致密，基本沒有氣孔存在，晶粒尺寸較大，約 10~20 μm。從高倍率放大照片可以看出，晶界層較薄，不到 100 nm，晶界處十分干凈，基本無雜質(zhì)富集。(a) Low magnification(b) High magnification圖 5 Ni0.6SnxMn2.4–xO4 系列樣品部分燒結(jié)體的 SEM 照片F(xiàn)ig. 5 SEM photographs of some samples forNi0.6SnxMn2.4–xO4 series
圖 6 為 Ni0.6SnxMn2.4–xO4(x=0.1~0.6)系列樣品在25、50 和 85 ℃時(shí)電阻率。由圖 6 可以看出，所有試樣都呈現(xiàn) NTC 效應(yīng)，電阻率隨著溫度的升高而呈指數(shù)性下降。表 2 為各樣品 25℃時(shí)的電阻率和熱敏常數(shù) B，從表 2 可以看出，隨著 Sn 元素含量的增加，電阻率呈急劇增加，B 值也保持增加的趨勢，當(dāng) Sn含量增加到 0.5 時(shí)，電阻率已達(dá)到兆歐級(jí)別。對(duì)于Ni–Mn–O系尖晶石，其導(dǎo)電機(jī)理是電子在位于 B 位的 Mn3+和 Mn4+之間跳躍而產(chǎn)生的電子跳躍傳導(dǎo)機(jī)制，因此尖晶石結(jié)構(gòu)中 B 位的 Mn3+和 Mn4+濃度對(duì)其電阻率有著決定性的影響。當(dāng) Sn 元素引入
Ni–Mn–O 系尖晶石時(shí)，以 Sn4+形式進(jìn)入 B 位，勢必造成 B 位的 Mn3+和 Mn4+離子濃度下降，因而其電阻率也呈現(xiàn)相應(yīng)的指數(shù)性增加。電學(xué)性能的數(shù)據(jù)同XRD 中得到的關(guān)于 Sn4+在尖晶石結(jié)構(gòu)中的分布是完全一致。圖6 Ni0.6SnxMn2.4–xO4(x=0.1~0.6)系列樣品在25、50和85 ℃時(shí)的電阻率Fig. 6 Resistivity of Ni0.6SnxMn2.4–xO4 (x=0.1–0.6) series at 25,50 and 85 ℃表 2 Ni0.6SnxMn2.4–xO4系列樣品在 25 ℃電阻率和熱敏常數(shù)BTable 2 Resistivity at 25 ℃ and thermal constant B ofNi0.6SnxMn2.4–xO4Sample ρ25℃/(Ω·cm) B/Kx=0.1 5.92×1033 993x=0.2 1.318×1044 143x=0.3 3.178×1044 316x=0.4 2.005×1054 639x=0.5 4.855×1065 022x=0.6 5.383×1075 4803 結(jié)論Ni 元素含量在 15%以下時(shí)，形成四方尖晶石相。在 15%~30%之間時(shí)形成立方尖晶石相。大于30%時(shí)則易析出 NiO 相。Sn 元素的含量對(duì)成相溫度有重要影響，其含量越多，成相溫度越高。但當(dāng) Sn元素含量達(dá)到 30%以上時(shí)，則不能進(jìn)入尖晶石結(jié)構(gòu)中。Sn元素以Sn4+的形式占據(jù)尖晶石結(jié)構(gòu)中的B位，會(huì)導(dǎo)致其熱敏電阻率和熱敏常數(shù) B 值急劇增加。
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