MnNb双掺杂钛酸钡热敏电阻的制备和性质的探究

绪论1.1引言热敏电阻是一种阻值能够随温度的改变而改变的电子元件。基于这一特性，热敏电阻被广泛应用于精密温控系统、温度补偿装置以及高精度测量仪器等工程领域。热敏电阻根据现象的不同可分为两类：正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）。负温度系数热敏电阻的阻值会随着温度的升高，而呈现出指数形式下降，而正温度系数热敏电阻则会在温度达到特定阈值时，阻值呈现数量级的急剧上升。电阻率的急剧上升开始于材料的居里温度（Tc），此时材料内部会发生与温度相关的物理变化，如晶体相变或体积膨胀等现象。这种现象与半导体（如Ge）中的热激活形成鲜明的对比ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Fritzsche</Author><Year>1962</Year><RecNum>29</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1,2]</style></DisplayText><record><rec-number>29</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="dsdd9a50zt509sezxelxpsvod0rr9dvvfxzw"timestamp="1745743244">29</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Fritzsche,H</author></authors></contributors><titles><title>Effectofstressonthedonorwavefunctionsingermanium</title><secondary-title>PhysicalReview</secondary-title></titles><periodical><full-title>PhysicalReview</full-title></periodical><pages>1560</pages><volume>125</volume><number>5</number><dates><year>1962</year></dates><urls></urls></record></Cite><Cite><Author>Fritzsche</Author><Year>1954</Year><RecNum>28</RecNum><record><rec-number>28</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="dsdd9a50zt509sezxelxpsvod0rr9dvvfxzw"timestamp="1745743009">28</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Fritzsche,HELLMUT</author><author>Lark-Horovitz,K</author></authors></contributors><titles><title>Theelectricalpropertiesofgermaniumsemiconductorsatlowtemperatures</title><secondary-title>Physica</secondary-title></titles><periodical><full-title>Physica</full-title></periodical><pages>834-844</pages><volume>20</volume><number>7-12</number><dates><year>1954</year></dates><isbn>0031-8914</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[\o"Fritzsche,1962#29"1,\o"Fritzsche,1954#28"2]。1.2PTC热敏材料的分类正温度系数热敏电阻材料可以分为以下几种：聚合物复合材料、陶瓷复合材料、三氧化二钒化合物以及钛酸钡陶瓷。这些材料均能表现出特定的PTC开关温度、PTC响应强度及室温电阻率，但引发PTC效应的物理机制在不同材料中存在显著差异。第一类材料为聚合物复合材料，这类材料通常由导电材料（例如石墨）与半结晶聚合物基体（例如聚乙烯）复合而成。研究表明ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Costa</Author><Year>2011</Year><RecNum>30</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[3]</style></DisplayText><record><rec-number>30</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="dsdd9a50zt509sezxelxpsvod0rr9dvvfxzw"timestamp="1745743441">30</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Costa,LC</author><author>Henry,F</author></authors></contributors><titles><title>DCelectricalconductivityofcarbonblackpolymercompositesatlowtemperatures</title><secondary-title>JournalofNon-CrystallineSolids</secondary-title></titles><periodical><full-title>JournalofNon-CrystallineSolids</full-title></periodical><pages>1741-1744</pages><volume>357</volume><number>7</number><dates><year>2011</year></dates><isbn>0022-3093</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[\o"Costa,2011#30"3]，当温度接近聚合物的居里温度时，材料会因体积快速膨胀而导致电阻率急剧升高。这种电阻突增现象源于导电炭黑颗粒间渗流路径的断裂——随着基体膨胀，颗粒间距增大，聚合物重新包覆颗粒表面形成绝缘层。相较于陶瓷材料，这些聚合物PTC材料具有较低的室温电阻率和更好的抗振动性能。不过，聚合物PTC材料的工作温度较低，受到聚合物的居里温度的限制，在大电压和氧化气氛下容易发生燃烧。此外随着时间的推移，聚合物基质会发生老化及降解，同时导电渗透网络也会重建，因此聚合物材料的PTC效应重现性较低ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Chen</Author><Year>2021</Year><RecNum>31</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[4]</style></DisplayText><record><rec-number>31</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="dsdd9a50zt509sezxelxpsvod0rr9dvvfxzw"timestamp="1745743641">31</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Chen,Long</author><author>Wu,Xiao</author><author>Zhang,Xiao-Fang</author><author>Zhang,Jian-Ming</author></authors></contributors><titles><title>EnhancedreproducibilityofpositivetemperaturecoefficienteffectofCB/HDPE/PVDFcompositeswiththeadditionofionicliquid</title><secondary-title>ChineseJournalofPolymerScience</secondary-title></titles><periodical><full-title>ChineseJournalofPolymerScience</full-title></periodical><pages>228-236</pages><volume>39</volume><dates><year>2021</year></dates><isbn>0256-7679</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[\o"Chen,2021#31"4]。第二类材料为陶瓷复合材料，这类材料的工作原理与聚合物PTC材料的工作原理相同。导电颗粒分布在陶瓷中，热体积膨胀会导致导电路径断裂，从而增加电阻，但是该类材料的PTC强度较小。第三类材料是V2O3基化合物，当温度超过金属-绝缘体相变临界温度时会发生显著的电阻突变现象，并伴随明显的PTC效应。尽管这类材料可以通过元素掺杂来调控其升阻比，但该体系的材料仍因升阻比的不足而限制了在实际生活中的应用。第四类材料是钛酸钡基半导体陶瓷，通过施主/受主掺杂调控或烧结环境优化等手段实现晶格缺陷，进而完成陶瓷材料的半导体化转变。这类材料的正温度系数（PTC）核心机制源于晶界势垒的温度响应特性：随着温度升高，晶界处形成的肖特基势垒高度呈指数级增长，从而使得材料的阻值增大。由于BaTiO3基PTC热敏陶瓷具有成本低廉、制备工艺简便的优势，且室温电阻率与升阻比均可通过掺杂来实现精准调节，目前钛酸钡基PTC热敏电阻陶瓷已经成为当前热敏材料领域研究最为广泛的方向。同时本文的研究内容也是围绕着BaTiO3掺杂改性而进行。1.3BaTiO3简介钛酸钡(BaTiO3)作为ABO3型钙钛矿结构的代表性化合物，在常温下展现稳定的晶体形态，其晶格排布呈现显著的空间对称特征，晶体结构具有高度的对称性和独特的物理化学性质。例如：铁电性、压电性、高介电常数以及低介电损耗等特性。钛酸钡的晶体结构为面心立方堆积。在此晶胞中，Ba2+在立方体顶点位置，每个Ba2+周围以面心立方的形式环绕着12个O2-离子，形成十二配位结构；Ti4+位于立方体中心，通过6个等距分布的O2-离子构成八面体配位；O2-离子则占据立方体六个面心位置，与Ti4+共同构建空间八面体网络（如下REF_Ref20657\h图1）。值得注意的是，Ti-O键的键长小于晶胞参数，这种独特的几何构型使得Ti4+离子能够沿c轴方向产生热致振动位移，进而导致材料在不同温度区间呈现特征性的晶相转变行为ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>万淇通</Author><Year>2023</Year><RecNum>7</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[5]</style></DisplayText><record><rec-number>7</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="dsdd9a50zt509sezxelxpsvod0rr9dvvfxzw"timestamp="1745473740">7</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>万淇通</author></authors></contributors><titles><title>烧结参数对固相法制备钛酸钡陶瓷结构及其介电性能的影响机制研究</title></titles><keywords><keyword>钛酸钡陶瓷</keyword><keyword>烧结参数</keyword><keyword>固相法</keyword><keyword>介电性能</keyword><keyword>微观结构</keyword></keywords><dates><year>2023</year></dates><publisher>海南师范大学</publisher><work-type>硕士</work-type><urls><related-urls><url>/thesis/ChhUaGVzaXNOZXdTMjAyNDA5MjAxNTE3MjUSCUQwMzE2OTMzNhoIZTc2aXg5cWs%3D</url></related-urls></urls><remote-database-provider>北京万方数据股份有限公司</remote-database-provider><language>chi</language></record></Cite></EndNote>[\o"万淇通,2023#7"5]。钛酸钡的晶体结构会随着温度的改变而改变，在降温过程中，该材料会从立方相（130℃）→四方相（5℃）→正交相（-90℃）→菱方相（如下REF_Ref20677\h图2）。图SEQ图\*ARABIC1钛酸钡晶体结构图图SEQ图\*ARABIC2四种常见的BaTiO3晶体结构转变示意图1.4BaTiO3基陶瓷的半导化PTC效应是一种晶界效应，这是由于晶界与晶粒之间的相互作用而产生的ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>B.Huybrechts</Author><Year>1995</Year><RecNum>5</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[6]</style></DisplayText><record><rec-number>5</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="dsdd9a50zt509sezxelxpsvod0rr9dvvfxzw"timestamp="1745473718">5</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>B.Huybrechts</author><author>K.Ishizaki</author><author>M.Takata</author></authors></contributors><titles><title>Thepositivetemperaturecoefficientofresistivityinbariumtitanate</title><secondary-title>JournalofMaterialsScience</secondary-title></titles><periodical><full-title>JournalofMaterialsScience</full-title></periodical><pages>2463-2474</pages><volume>30</volume><number>10</number><dates><year>1995</year></dates><isbn>0022-2461</isbn><urls><related-urls><url>/periodical/Ch9QZXJpb2RpY2FsRU5HTmV3UzIwMjQwOTEwMTY1MjU1EiA3Y2UwZDBmOWQ3NzQwNDY1YWJhZTNiMGU4NzQzYjczMxoINzE0cXc1eWg%3D</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>10.1007/bf00362121</electronic-resource-num><remote-database-provider>北京万方数据股份有限公司基金项目:</remote-database-provider><language>eng</language></record></Cite></EndNote>[\o"B.Huybrechts,1995#5"6]。在单晶BaTiO3无PTC效应这一实验中证实了这确实是一种晶界效应ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>刘芳</Author><Year>2012</Year><RecNum>21</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[7]</style></DisplayText><record><rec-number>21</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="dsdd9a50zt509sezxelxpsvod0rr9dvvfxzw"timestamp="1745474093">21</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>刘芳</author></authors></contributors><titles><title>BaTiO_3系热敏电阻器配方与工艺优化</title></titles><dates><year>2012</year></dates><publisher>西安电子科技大学</publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>[\o"刘芳,2012#21"7]。为了让BaTiO3陶瓷半导化，通常会添加稀土离子或过渡金属元素让晶粒进行半导化。钛酸钡陶瓷的半导体化通常通过异价离子掺杂实现。当采用与Ba2+离子半径匹配的三价阳离子（如La3+）取代Ba位，或与Ti离子尺寸相近的五价阳离子（如Nb5+）取代Ti位时，这种价态差异会引发晶格电荷失衡。为恢复电中性，材料体系自发产生氧空位或释放自由电子作为电荷补偿机制，由此形成的可迁移载流子使陶瓷材料呈现出半导体特性。根据对BaTiO3陶瓷掺杂的半导体化机制的不同可以根据掺杂离子价态差异分为施主掺杂与受主掺杂两类。施主掺杂的核心机理在于：通过离子半径相近原则，采用三价阳离子（如La3+）取代Ba2+晶格位点，或五价阳离子（如Nb5+）取代Ti4+晶格位点，形成异价取代结构。这种高价态离子对低价态离子的置换作用导致晶格产生过剩正电荷，为维持体系电中性，材料通过释放电子形成自由载流子。具体而言，每个施主掺杂离子引入的额外正电荷将促使电子从施主能级向导带发生室温热激发迁移，显著提升载流子浓度，进而降低材料室温电阻率，最终实现钛酸钡基体的半导体化转变ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>靳炜</Author><Year>2018</Year><RecNum>8</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[8]</style></DisplayText><record><rec-number>8</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="dsdd9a50zt509sezxelxpsvod0rr9dvvfxzw"timestamp="1745473820">8</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>靳炜</author></authors></contributors><titles><title>BaTiO3基PTC陶瓷的制备与热敏电阻性能</title></titles><keywords><keyword>BaTiO3基PTC陶瓷</keyword><keyword>固相烧结法</keyword><keyword>室温电阻率</keyword><keyword>升阻比</keyword><keyword>介电常数</keyword></keywords><dates><year>2018</year></dates><publisher>哈尔滨工业大学</publisher><work-type>硕士</work-type><urls><related-urls><url>/thesis/ChhUaGVzaXNOZXdTMjAyNDA5MjAxNTE3MjUSCUQwMTU4ODIzOBoIbTljMnE3OHI%3D</url></related-urls></urls><remote-database-provider>北京万方数据股份有限公司</remote-database-provider><language>chi</language></record></Cite></EndNote>[\o"靳炜,2018#8"8]。受主掺杂的本质是通过引入低价（二价、三价）态阳离子占据Ti4+晶格位点，当钛酸钡晶格中掺入受主元素后，低价离子会取代高价离子，根据电中性原理，为了使整体保持电中性，晶格中就会产生阳离子空位，而阳离子空位的引入会导致受主表面态浓度的增加，从而使得材料的PTC效应更加明显ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>靳炜</Author><Year>2018</Year><RecNum>8</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[8]</style></DisplayText><record><rec-number>8</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="dsdd9a50zt509sezxelxpsvod0rr9dvvfxzw"timestamp="1745473820">8</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>靳炜</author></authors></contributors><titles><title>BaTiO3基PTC陶瓷的制备与热敏电阻性能</title></titles><keywords><keyword>BaTiO3基PTC陶瓷</keyword><keyword>固相烧结法</keyword><keyword>室温电阻率</keyword><keyword>升阻比</keyword><keyword>介电常数</keyword></keywords><dates><year>2018</year></dates><publisher>哈尔滨工业大学</publisher><work-type>硕士</work-type><urls><rela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<author>郭景坤</author></authors></contributors><titles><title>溶胶-凝胶法制备纳米BaTiO3粉体的影响因素</title><secondary-title>无机材料学报</secondary-title></titles><periodical><full-title>无机材料学报</full-title></periodical><dates><year>1999</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[\o"栾伟玲,1999#25"13]。1.5.3水热合成法该方法是在密封的容器中，以水为溶剂，在一定的温度和蒸汽压力下，使反应物发生溶解，并与陶瓷粉末发生反应生成钛酸钡粉末。该方法合成温度低、晶粒尺寸小、晶粒分布均匀等，缺点是高温高压条件有可能导致容器破裂、设备成本高等。1.5.4化学共沉淀法化学共沉淀法是一种基于溶液化学反应的合成技术，其流程为：将可溶性钡盐与钛的化合物按照化学计量比溶解于溶剂中形成均一前驱体溶液，随后通过加入沉淀剂使钡、钛离子与沉淀剂结合，生成沉淀物，然后进行分离，干燥、锻烧后即可得产品。该方法的优点是操作简单、易于实现多组分均匀参杂等，缺点是在于难以精确控制各组分的共沉淀过程和产物的均匀性，且易引入杂质，影响产物纯度，且该法的发展时间短，尚未得到广泛应用。综上所述，本实验选用固相合成法制备钛酸钡陶瓷。1.6PTC热敏电阻的性质1.6.1温度-电阻特性温度-电阻特性（R-T特性）是PTC热敏电阻的核心性能指标，指在恒定电压下，元件的零功率电阻值随环境温度升高或降低而呈现规律性变化的物理行为。正是由于这一特性所以这些电子陶瓷才被称为“热敏电阻”。一般情况下，当T<Tc时，此时材料的阻值往往比较低，同时在此温度区间变化时材料往往表现出NTC效应（负温度系数），当T>Tc时，此时材料的阻值会快速上升几个数量级以上。（如REF_Ref27842\h图3图SEQ图\*ARABIC3典型PTC元件的阻温变化曲线1.6.2电流-电压特性电流-电压特性又称伏安特性，下REF_Ref907\h图4是典型的PTC元件的电流-电压变化曲线，该曲线有三个特征区间ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>刘慕园</Author><Year>2002</Year><RecNum>37</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[14]</style></DisplayText><record><rec-number>37</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="dsdd9a50zt509sezxelxpsvod0rr9dvvfxzw"timestamp="1745809694">37</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>刘慕园</author><author>杨宾峰</author></authors></contributors><titles><title>PTC热敏电阻的特点及应用</title><secondary-title>河南职业技术师范学院学报</secondary-title></titles><periodical><full-title>河南职业技术师范学院学报</full-title></periodical><pages>49-50</pages><volume>30</volume><number>1</number><dates><year>2002</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[\o"刘慕园,2002#37"14]：A-B线性区：在低电压区间，元件电流随电压线性增长。此时功耗处于较低水平，因工作温度未达居里点，材料电阻率保持相对稳定。B-C恒功率区：当电压持续升高时，PTC元件通过阻值动态调节实现功率自限。其特有的温度-阻值正反馈机制可使功耗(P=U2/R)维持在安全阈值内。这种特性使其在短路情况下能快速升温并增大电阻，从而限制异常电流，形成过载保护功能。C-D恢复区：撤去异常大电流后，随着温度回落，在恒定电压驱动下，材料凭借良好的可逆特性逐渐恢复低阻状态。此阶段电阻缓升导致电流平缓下降，直至D点后系统重新进入稳定的工作区。·图SEQ图\*ARABIC4典型PTC元件电流-电压变化曲线1.6.3电流-时间特性电流-时间特性反映了PTC热敏电阻在恒定电压下电流随通电时长的变化规律。在通电初始阶段，由于器件在常温下呈现低阻态，电路中会流过较大的初始电流。随着时间的推移，元件因焦耳热效应持续升温，当温度达到并超过材料的居里温度临界点时，其电阻值将发生数个量级的跃升，这一突变将会导致电路电流迅速减小，最终达到平稳状态。图SEQ图\*ARABIC5典型PTC元件电流-时间变化曲线1.6.4PTC热敏电阻的基本性能参数1、室温电阻率ρ25ρ=其中S是样品的表面积(m2)，R是室温为25℃时测得的零功率电阻值(Ω)，L是样品厚度(m)。室温电阻率作为PTC陶瓷元件应用的核心参数，其理想值通常需尽可能小。这是因为当该元件作为保护装置时，若电阻值偏高，将导致器件两端产生过大电压降，从而会降低电路中其余电子元件的工作电压。居里温度Tc：是指当材料的电阻率突增时对应的温度。居里温度Tc是PTC热敏电阻元件的核心参数，是材料从四方相进入立方相的相变温度，也是电阻值随温度迅速增大的起点，我们将处于居里温度时材料的电阻值Rc称为开关电阻值ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>田野</Author><Year>2015</Year><RecNum>2</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[15]</style></DisplayText><record><rec-number>2</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="dsdd9a50zt509sezxelxpsvod0rr9dvvfxzw"timestamp="1745473684">2</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>田野</author></authors></contributors><titles><title>BaTiO3基无铅PTC热敏电阻器性能优化研究</title></titles><keywords><keyword>钛酸钡基</keyword><keyword>无铅陶瓷热敏材料</keyword><keyword>固相法制备</keyword><keyword>晶界应力</keyword><keyword>居里温度</keyword><keyword>温度控制</keyword></keywords><dates><year>2015</year></dates><publisher>西安电子科技大学</publisher><work-type>硕士</work-type><urls><related-urls><url>/thesis/ChhUaGVzaXNOZXdTMjAyNDA5MjAxNTE3MjUSCUQwMTA2ODg2NBoINHNncjVhYzc%3D</url></related-urls></urls><remote-database-provider>北京万方数据股份有限公司</remote-database-provider><language>chi</language></record></Cite></EndNote>[\o"田野,2015#2"15]。升阻比lg（Rmax/Rmin）：是指R-T曲线上的电阻的最大值和最小值的比值，这是一个没有上限的参数，它可以很好的反映出热敏电阻的PTC效应的优劣。1.7PTC热敏电阻的应用利用电阻-温度非线性关系的PTC器件，即为热敏电阻，其应用可分为两大类：直接加热器件和间接加热器件。直接加热（自热式）器件：通过施加电压使材料整体发热，电阻值由材料温度（取决于通过电流）决定。此类应用遵循材料的电流-电压（I-V）特性，典型用途包括过流保护（如热熔断器）和自调节加热器。间接（被动）加热器件：电阻由外部环境温度控制，遵循材料的电阻-温度（R-T）特性，主要用于温度传感。1.7.1过热保护PTC热敏电阻器的阻温特性表现为：当工作温度低于居里温度Tc时，会呈现低阻态特性。这种低电阻特性使PTC元器件在主电路串联应用时仅会产生微小压降，从而可有效的维持电路主体元件的正常工作电压。当电路出现短路或浪涌过电压等异常工况时，根据焦耳定律Q=RI²产生的热量将使器件温度突破居里点，此时电阻值会发生数量级跃升，从而保护电路主元器件。相较于传统熔断保险丝，PTC器件在故障排除后无需人工干预，待温度降至室温时即可自动恢复电路保护功能。1.7.2恒温发热器热敏电阻还常用作自调节、自限温加热器及恒温器，从而无需引入热电偶控制的复杂比例-积分-微分反馈控制器（PID）。这类器件通过利用电阻-温度（R-T）特性曲线，构建热反馈控制机制，从而实现自调节与自限温功能。在恒定的电压和环境条件下，热敏电阻将处于低电阻状态，此时电流为I=U/R，焦耳热功率为P=I2R，因此热敏电阻开始发热。若对流冷却的散热量够大，则热敏电阻将会在固定的电压和散热条件下达到表面温度的平衡状态。当条件改变时，例如电压升高或散热速率降低（例如环境温度升高），则热敏电阻的表面温度和阻值将会增加，此时电流将会减小，表面温度将会达到新的平衡。因此，材料可以通过与环境相互作用的热反馈机制，自动适应周围温度条件以减少或增加焦耳热，从而表现出自调节和自限温特性。当电阻因表面温度过高而变得极大时，热敏电阻将不再加热并进入自限温状态，此时仅需极小电流即可维持高表面温度。若散热量大于加热功率，热敏电阻将重新冷却至新的平衡值。因此，在自调节加热应用中，PTC热敏电阻的尺寸设计是一个重要的考量因素ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>PlaRuiz</Author><Year>2012</Year><RecNum>33</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[16]</style></DisplayText><record><rec-number>33</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="dsdd9a50zt509sezxelxpsvod0rr9dvvfxzw"timestamp="1745770290">33</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>PlaRuiz,Albert</author></authors></contributors><titles><title>Temperaturecontrolofascientificinstrument</title><secondary-title>ISSN0280-5316</secondary-title></titles><periodical><full-title>ISSN0280-5316</full-title></periodical><dates><year>2012</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[\o"PlaRuiz,2012#33"16]。1.7.3温度传感器热敏电阻通常还被用作热传感器或温度传感器，其主要是运用了利用电阻对温度的非线性响应这一性质ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Padmini</Author><Year>1997</Year><RecNum>34</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[17]</style></DisplayText><record><rec-number>34</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="dsdd9a50zt509sezxelxpsvod0rr9dvvfxzw"timestamp="1745803754">34</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Padmini,P</author><author>Kutty,TRN</author></authors></contributors><titles><title>Sensorsbasedonthedissipationcharacteristicsofn-BaTiO3ceramicsanditssolidsolutions</title><secondary-title>MaterialsScienceandEngineering:C</secondary-title></titles><periodical><full-title>MaterialsScienceandEngineering:C</full-title></periodical><pages>7-14</pages><volume>5</volume><number>1</number><dates><year>1997</year></dates><isbn>0928-4931</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[\o"Padmini,1997#34"17]。当热敏电阻被用作温度传感器时，通常利用其电阻率-温度曲线的最大斜率段，同时必须避免自发热现象，否则会导致环境温度测量失真。为确保测量精度，热敏电阻需要在低电压下工作，使通过器件的电流保持极小值，从而消除自发热影响。传感器的响应时间取决于热敏电阻的尺寸规格——尺寸越小，响应速度越快。1.8PTC发展现状自1950年荷兰菲力浦公司的海曼等人发现BaTiO3系陶瓷半导化后可获得正温度系数特性以来，就吸引了大量的研究人员的的关注，随着理论和实践的不断深入，这一特性已经被人们广泛的应用在日常生活、工农业技术、通讯等各个方面。随着电子工业的不断发展人们对PTC的性能提出了更高的要求。首先学者们对钛酸钡进行了单掺杂，通过掺杂与Ba2+或Ti4+离子半径相同的元素，从而达到替换Ba位或Ti位的目的，从而产生电子或缺位补偿，进而实现PTC效应ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>魏群</Author><Year>2022</Year><RecNum>4</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[18]</style></DisplayText><record><rec-number>4</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="dsdd9a50zt509sezxelxpsvod0rr9dvvfxzw"timestamp="1745473708">4</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>魏群</author></authors></contributors><titles><title>高可靠性(Ba,Pb)TiO3基PTCR热敏电阻的制备与缺陷化学分析</title></titles><keywords><keyword>自控温发热体</keyword><keyword>热敏电阻材料</keyword><keyword>制备工艺</keyword><keyword>升阻比</keyword><keyword>电阻温度系数</keyword></keywords><dates><year>2022</year></dates><publisher>华中科技大学</publisher><work-type>硕士</work-type><urls><related-urls><url>/thesis/ChhUaGVzaXNOZXdTMjAyNDA5MjAxNTE3MjUSCUQwMjk5NzM3NRoIMnVvYnkxMmw%3D</url></related-urls></urls><remote-database-provider>北京万方数据股份有限公司</remote-database-provider><language>chi</language></record></Cite></EndNote>[\o"魏群,2022#4"18]。在研究前期高居里点钛酸钡基PTC通常是通过添加铅元素来实现的，例如He等人ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>He</Author><Year>2004</Year><RecNum>11</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[19]</style></DisplayText><record><rec-number>11</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="x9adxrda6ev0sneext25pv5jpxpazxaexdxt"timestamp="1744182540">11</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>He,Zeming</author><author>Ma,J</author><author>Qu,Yuanfang</author><author>Wang,Chenggang</author></authors></contributors><titles><title>Compositionalandprocessingeffectsonelectricalpropertiesof(Ba0.85Pb0.15)TiO3-basedpositivetemperaturecoefficientresistors</title><secondary-title>JournaloftheEuropeanCeramicSociety</secondary-title></titles><periodical><full-title>JournaloftheEuropeanCeramicSociety</full-title></periodical><pages>3617-3622</pages><volume>24</volume><number>14</number><dates><year>2004</year></dates><isbn>0955-2219</isbn><urls></urls></record></Cite></EndNote>[\o"He,2004#11"19]通过添加15mol%的Pb制备了高温（Ba0.5Pb0.15）TiO3基热敏电阻，通过掺杂双施主Sb2O3和Nb2O5来降低室温电阻率，但其升阻比（lg（Rmax/Rmin））都没有超过4。王森、李凌峰等人ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>王森</Author><Year>2006</Year><RecNum>13</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[20]</style></DisplayText><record><rec-number>13</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="dsdd9a50zt509sezxelxpsvod0rr9dvvfxzw"timestamp="1745473903">13</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>王森</author><author>李凌峰</author><author>张跃</author><author>纪箴</author></authors></contributors><auth-address>鞍山科技大学材料学院,北京科技大学材料物理与化学系,北京科技大学材料物理与化学系,北京科技大学材料物理与化学系辽宁鞍山114000北京科技大学材料物理与化学系,北京100083,北京100083,北京100083,北京100083</auth-address><titles><title>Mn在BaTiO3中的固溶及其对BaTiO3结构影响的研究</title><secondary-title>功能材料</secondary-title></titles><periodical><full-title>功能材料</full-title></periodical><pages>54-56+59</pages><number>01</number><keywords><keyword>钛酸钡</keyword><keyword>掺杂</keyword><keyword>晶格常数</keyword></keywords><dates><year>2006</year></dates><isbn>1001-9731</isbn><call-num>50-1099/TH</call-num><urls><related-urls><url>/kcms2/article/abstract?v=X0pQrW14MIviOmrnJaheeT6jf68CTVSkRUqFicQqk6IxzVvvuWtWCpTkQ3VCHGFdAS2gXs88kKJdeWf6bAe8bVQm4a243FeZRTocMBI_TAjymIeDyk8-S8eAztSFajTj3i1lrO7MtxtHET6CILMRMbazMXEo7MXsuHNt4YfElVyj-xW9zUUlwPDEqx_pWMin&uniplatform=NZKPT&language=CHS</url></related-urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[\o"王森,2006#13"20]通过添加1mol%的Mn，然后分别在1000℃、1100℃、1200℃、1300℃下进行烧结后，通过SEM发现Mn的存在能够抑制晶粒的长大。通过实验发现Mn3+掺杂可以使材料保持高阻状态。并且随着烧结温度的升高Mn会逐渐的进入钛酸钡晶格中，从而使晶胞沿着c轴方向的晶格常数增大，四方性增强。周学农等学者系统的研究了BaTiO3中加入Sr元素对其居里温度的影响ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>周学农</Author><Year>1997</Year><RecNum>12</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[21]</style></DisplayText><record><rec-number>12</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="dsdd9a50zt509sezxelxpsvod0rr9dvvfxzw"timestamp="1745473895">12</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>周学农,陈丽莎,赵芳,吴键,李嘉</author></authors></contributors><auth-address>中国科学院上海硅酸盐研究所</auth-address><titles><title>Sr:BaTiO3铁电相变温度的形成机理</title><secondary-title>人工晶体学报</secondary-title></titles><periodical><full-title>人工晶体学报</full-title></periodical><pages>27</pages><number>Z1</number><keywords><keyword>钛酸钡晶体</keyword><keyword>铁电半导体</keyword><keyword>相变温度</keyword></keywords><dates><year>1997</year></dates><isbn>1000-985X</isbn><call-num>11-2637/O7</call-num><urls><related-urls><url>/doi/10.16553/ki.issn1000-985x.1997.z1.023</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>10.16553/ki.issn1000-985x.1997.z1.023</electronic-resource-num><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[\o"周学农,1997#12"21]，当BaTiO3中引入Sr2+时，Sr2+占据了Ba2+格点，由于Sr-O键的作用强于Ba-O键,削弱了Ti4+与O2-间的耦合作用，在较低的温度下Ti4+即可沿晶轴发生位移，产生自发极化，因而降低了居里温度ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>王辉</Author><Year>2004</Year><RecNum>1</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[22]</style></DisplayText><rec