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ntc热敏电阻的导电机理
返回列表 来源: 发布日期: 2020.11.18

电子跳跃模型(electron hopping model)是目前在ni-mn-o系尊龙凯时·(中国)人生就是搏!陶瓷中被广泛认可和接受的导电机理。该模型认为在该体系中电子导电存在两个条件:(1)金属离子的价态是可以变价的;(2)变价的金属离子在晶体学中占据相同的位置。对于ni-mn-o材料体系而言,一般都含有可变价的mn离子,存在 4 、 3、 2等诸多价态,其中mn 4 mn3 离子一般倾向于进入尖晶石结构中的b位,而mn2 离子则会倾向进入a位。在尖晶石结构中,由于b-b位之间的距离略小于a-a位之间的距离,所以电子会在距离较短的b位mn4 离子和mn3 离子之间进行跳跃,产生跳约导电。以nixmn3-xo4(03o4,众所周知mn3o4是绝缘体,电阻率非常大,它的阳离子分布形式一般为[mn2 ]a[mn3 mn3 ]bo4,可以看出在b位此时只存在mn3 单一阳离子,没有其他价态的mn离子存在,电子于是不能进行跳跃导电,所以mn3o4电阻率非常大,导电特性为绝缘体。当向mn3o4中掺入ni元素时,一般以ni2 离子状态存在,从表1中可以知道,ni2 离子在八面体间隙位置优先占据能(ospe)高达22.8,所以ni2 离子优先进入b位。ni2 离子进入b位后,为了保持电价中性,此时位于b位的mn3 离子必将发生变价成为更高价态的mn4 离子,此时nixmn3-xo4的阳离子分布情况可写成:[mn2 ]a[ni2 xmn4 xmn3 2-2x]bo4,可以看出,此时在b位存在mn4 和mn3 两种价态的离子,于是电子便可以在mn4 和mn3离子之间产生跳跃电导,电阻率下降,且随着掺入的ni含量的增加,电阻率继续呈现下降的趋势。理论上可以通过下式来 计算电导率:     4   (1)
        其中 ,5 是八面体位置的浓度, 是电子跳跃距离, 是与传导相关的晶格热振动的频率, 是玻尔兹曼常数, 是电子的基本电荷,[mn4 ]和[mn3 ]是八面体中mn4 离子和mn3 离子的浓度, 是电子跳跃需要克服的势垒。理论计算可知, 当[mn3 ]=[mn4 ]时,即x=2/3,电阻率将有极小值,若继续增加ni元素的含量,尊龙凯时·(中国)人生就是搏!率则会逐渐增加。fritsch就系统研究了nixmn3-xo4(0.6


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     图2  nixmn3-xo4电阻率随镍含量变化示意图,两种陶瓷金属化工艺:(a)真空蒸发镀膜(没有热处理过程); (b)丝网印刷工艺(850°c烧银)。


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