新規高温用無鉛PTCR素子の開発

新型高温无铅PTCR元件的开发

基本信息

批准号：
06F06131
负责人：
塩嵜忠
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Nara Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06F06131/
关键词：
無鉛材料サーミスタ PTC チタバリコアシェルコーティング

项目摘要

PTCRとはPositive Temperature Coefficient of Resistivity(抵抗の正温度係数)の略で、ある温度で急激に電気抵抗が上昇する現象であり、半導体化させたチタン酸バリウム系セラミックスに生じる。この特性を利用して外部に制御回路を必要としないインテリジェントなヒータ素子として応用されている。本研究では環境問題の観点から鉛を使用しないチタバリ系半導体セラミックスの開発を行っている。本年度は、(Bi_<1/2>)TiO_3(BKT,T_c=380℃)に注目し、Ba_<1-x>(Bi_<1/2>K_<1/2>)TiO_3(BBKT100x)半導体セラミックスを作製することで、高温で動作可能な無鉛材料の開発を目指した。高温動作型PTCR素子の作製を行うにあたり、誘電率特性および焦電特性を評価し、BBKTセラミックスではどこまで動作温度を上げることが可能であるのかについて調査した。誘電率温度特性評価より、誘電率の最大値温度T_m(T_m=T_c)は、BKT置換量増加に伴い上昇し、BBKT90ではT_mがおよそ380℃を示した。BBKT5およびBBKT10セラミックスを低酸素濃度雰囲気中で焼結させ、大気アニール処理を行うことで明瞭なPTC特性を得ることに成功した。これらに対し、BBKT15およびBBKT20半導体セラミックスでは、大気アニール処理を行わなくてもPTC特性を発現する。そこで、BBKTおよびBTの各半導体セラミックスの電気伝導特性を比較するために、複素インピーダンス分析を行った。その結果、大気アニール処理を行っていない試料では、粒内と粒界が電気伝導に関係しているのに対し、大気アニール処理を行うことにより粒内と粒界に加え粒内の周りの薄い表面層が現れ、粒界と粒内の周りの薄い表面層がPTC特性に関係していることがわかった。今後、さらにBKTの置換量を増加させることで、より高温動作可能な無鉛PTCRセラミックスの作製が期待できる。

PTCR代表了电阻率的正温系数，并且是一种现象，其中电阻在一定温度下突然增加，从而导致半导体基于钛酸钡的陶瓷。使用此特性，它被应用为不需要外部控制电路的智能加热器元件。这项研究正在从环境问题的角度开发基于无铅钛合金的半导体陶瓷。今年，我们专注于（BI_ <1/2>）TIO_3（BKT，T_C = 380℃），并旨在开发可通过制造BA_ <1-x>（BI___ <1/2> K_ <1/2>）Tio_3（BBKKT100X）EmicicConductor semicicductor semiccondormics的无铅材料。在制造高温操作的PTCR设备时，评估了介电常数和高电特性，并将研究进行了研究，以确定使用BBKT陶瓷可以升高多少工作温度。基于介电恒温特性评估，介电常数的最高温度T_M（T_M = T_C）随着BKT替代量的增加而增加，而BBKT90中的T_M约为380°C。通过在低氧浓度大气中烧结BBKT5和BBKT10陶瓷，并进行大气退火处理，我们成功地实现了明确的PTC特征。相比之下，BBKT15和BBKT20半导体陶瓷具有PTC特征，而无需进行大气退火处理。因此，进行了复杂的阻抗分析，以比较BBKT和BT半导体陶瓷的电导率特性。结果，发现在没有经过大气退火的样品中，当大气上的谷物和晶界与电传导有关，而当大气退火处理处理时，谷物周围的薄表面层除了粒内晶粒外，以及周围的晶粒和谷物周围的薄表面层与PTC特性有关。将来，通过进一步增加BKT替换量，可以预期可以在更高温度下运行的无铅PTCR陶瓷。