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一次固相法PTC马达启动器陶瓷芯片的研究

作　者: 王学杰
导　师: 高椿明；李兴元
学　校: 电子科技大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 多施主掺杂一次法固相合成致密度组织性能
分类号: TN605
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着电器整机行业的发展,长寿命、高可靠、高稳定、绿色环保和价格低廉的电子元器件市场需求越来越迫切。电子功能材料制备工艺较长、能耗较高,极易在制造过程带入杂质造成产品电性能下降,同时高能耗、高污染。研究如何减少传统工艺制备环节,减少有害杂质带入,降低生产能耗、生产成本,获得高品质的电子元器件是世界性课题。本论文针对一次固相法马达启动器PTC陶瓷芯片在制备工艺以及组织和性能关系的研究方面存在的问题,采用一次固相合成原理,探索一次固相合成工艺,解决致密度、起泡问题。同时比较传统二次法的优缺点。利用激光粒度仪、PTC‘R—T’特性测试系统、PTCR综合参数测试仪、PTCR耐压测试仪、SEM扫描电镜对样品进行组织性能表征。首先,利用球磨机对原始混合粉料进行不同的球磨,并通过激光粒度仪分析了球磨时间对粉体性能的影响,通过比较粉体不同球磨时间与几何尺寸关系、几何尺寸与性能关系,从而确定最佳球磨时间。其次,研究造粒、成型工艺使陶瓷坯体具有良好的致密度,排除起泡、分层等致命缺陷,通过烧结机理、电极制造工艺研究确保产品电性能稳定、可靠。最后,在最佳工艺参数条件下,本论文选择Y₂O₃、Nb₂O₅两种金属氧化物材料直接对高纯电子级BaTiO₃粉体直接多施主杂质掺杂,掺杂的施主直接取代Ba2+离子或Ti4+离子形成空穴或电子,使BaTiO₃基体具有良好的PTC半导体特性,改进了半导组成区,能使晶粒充分半导化。在未引入PbO的情况下,产品居里温度可达到133.4℃。本课题利用一次固相合成原理,采用多施主掺杂,一次球磨一次固相合成减少传统制造工艺环节,不需要预烧、预压、破碎、二次球磨等,减少有害杂质的掺入,提高产品合格率,成功生产了马达启动器PTC陶瓷芯片。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-17
  1.1 功能陶瓷简介  10-12
    1.1.1 陶瓷  10
    1.1.2 电子功能陶瓷  10-11
    1.1.3 PTC 热敏电阻陶瓷  11-12
  1.2 马达启动器PTC 陶瓷芯片应用领域  12-13
  1.3 马达启动器PTC 陶瓷芯片市场情况  13
  1.4 马达启动器PTC 陶瓷芯片工作原理  13-14
  1.5 马达启动器PTC 陶瓷芯片结构表征  14-15
  1.6 马达启动器PTC 陶瓷芯片国内外研究现状和发展态势  15
  1.7 本论文目标及研究内容  15-17
    1.7.1 本论文目标  15-16
    1.7.2 研究内容  16-17
第二章实验材料与试验方法  17-30
  2.1 实验材料  17
    2.1.1 主要原材料  17
    2.1.2 辅助掺杂材料  17
    2.1.3 材料选择标准  17
  2.2 试验方法  17-30
    2.2.1 实验设备  17-18
    2.2.2 样品的制备  18-28
    2.2.3 组织与性能表征  28-30
第三章掺杂对马达启动器PTC 陶瓷芯片的影响  30-40
  3.1 掺杂施主对PTC 陶瓷的影响  30-33
    3.1.1 影响施主加入量的主要因素  31-32
    3.1.2 各施主加入物的特点  32-33
  3.2 矿化剂CACO_3、SIO_2 的掺杂对PTC 陶瓷的影响  33-35
  3.3 传统掺杂法马达启动器芯片的电镜分析  35-37
  3.4 一次固相法掺杂马达启动器芯片的电镜分析  37-40
    3.4.1 单掺杂Y_20_3 马达启动器芯片的电镜分析  37-38
    3.4.2 掺杂多施主Y_20_3、Nb_20_5 对马达启动器芯片的电镜分析  38-40
第四章生产工艺比较  40-53
  4.1 一次固相法生产工艺  40-45
  4.2 传统法生产工艺  45-51
  4.3 生产工艺对比分析  51-53
    4.3.1 经济效益分析  51
    4.3.2 产品合格率分析  51-53
第五章电性能参数比较  53-60
  5.1 德国西门子马达启动器PTC 陶瓷芯片(传统法) 电性能参数  53-54
    5.1.1 R—T 特性曲线测试  53
    5.1.2 PTCR 综合参数测试  53-54
    5.1.3 耐压性能测试  54
  5.2 成都715 厂马达启动器PTC 陶瓷芯片(传统法) 电性能参数  54-56
    5.2.1 R—T 特性曲线测试  54-55
    5.2.2 PTCR 综合参数测试  55-56
    5.2.3 耐压性能测试  56
  5.3 一次固相法马达启动器PTC 陶瓷芯片电性能参数  56-57
    5.3.1 R—T 特性曲线测试  56-57
    5.3.2 PTCR 综合参数测试  57
    5.3.3 耐压性能测试  57
  5.4 电性能参数对比分析  57-60
    5.4.1 R-T 特性曲线分析  57-58
    5.4.2 PTCR 综合参数分析  58-59
    5.4.3 耐压性能分析  59
    5.4.4 电性能对比结论分析  59-60
第六章结论  60-61
展望  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-64
作者攻工程硕士期间取得的成果  64-72
  附录一  64-65
  附录二  65-66
  附录三  66-67
  附录四  67-68
  附录五  68-69
  附录六  69-70
  附录七  70-71
  附录八  71-72

一次固相法PTC马达启动器陶瓷芯片的研究

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