Главная Промышленные терморезисторы



)дельного сопротивления, чем при избытке бария. Рисунок 11.2 иллюстрирует эгот эффект в титанате бария, легированном церием [1].

(Смешивание исходных оксидов или карбонатов обычно проводят в шаровых мельницах с использованием деионизованной воды в качестве жидкой фазы, при этом необходимо принимать меры по предотвращению загрязнения смеси из мельницы и шаров. Для минимизации загрязнения иопользуют муллитовые шары [2] и полиэтиленовые барабаны [3]. После смешивания суспензию фильтруют, сушат и прокаливают яа воздухе при температуре 900-1200° С в течение 1-2 ч. Во время этого процесса исходные соединения разлагаются до окислов с высокой химической активностью, которые взаимодействуют друг с другом с образованием белого непроводящего титаната бария в виде порошка или полуспеченной плотной массы. Длительность, температуру и физическое состояние исходного материала во время прокаливания можно изменять, чтобы регулировать размер зерен в готовой спеченной керамике. Белый титанат бария размалывают до мелких частиц и затем измельчают в мельнице для восстановления реакционной способности и однородности. Обычно время размола составляет от 4 до 48 ч в зависимости от типа мельницы, времени и температуры прокаливания.

К белому порошку титаната бария добавляют связующее, и полученную массу механически спрессовывают в виде так называемого «зеленого» тела (заготовки). Было обнаружено [1], что давление при прессовании заготовок влияет на удельное сопротивление, диэлектрическую проницаемость и угол полного сопро-

10 г-

Рис. 11.3. Влияние давления при прессовании на удельное сопротивление, диэлектрическую проницаемость н угол полного сопротивления:

/ - удельное сопротивле ние при 25°С; 2 - диэлектрическая проницае мость при 25°С, 3 - угол Полного сопротивления при гьс

- m -

1 1 1

1 1 1

X

1 1

700 400 600 eOO

Давление при прессовании, МПа

С»

§

1000

тивления конечного продукта (рис. 11.3). Исследование под микроскопом показало, что с увеличением давления размер зерен увеличивается, чем и объясняются указанные эффекты. На практике обычно используют давление при прессовании от 0,5 до 4 тонн/см.



Заготовки спекают в электропечах ири температуре от 1300 до 1400° С в течение времени до 2 ч в зависимости от состава смеси. Температура и время сильно влияют на свойства конечного продукта Повышение температуры спекания приводит к снижению удельного сопротивления материала при комнатной температуре, так как происходит более полный его переход в полупроводниковую фазу При оптимальной температуре спекания образуется материал с минимальным удельным сопротивлением С дальнейшим повышением температуры спекания размер зерен увеличивается с температурой, что приводит к росту удельного сопротивления. Крутизна участка с положительным ТКС на температурной характеристике сопротивления уменьшается при укрупнении зерен с увеличением времени или температуры спекания На практике варьирование между временем спекания и максимальной температурой используют в качестве параметра, обеспечивающего получение заданных конечных характеристик Чаще всего спекание проводят на воздухе Исследования в атмосфере с высоким и низким содержанием кислорода по сравнению с воздухом показали, что удельное сопротивление и положительный ТКС увеличиваются при содержании кислорода выше 21 % и уменьшаются при более низком его содержании относительно воздуха

До сих пор мало внимания уделялось вопросу выбора поверхности подложки для спекания заготовок из титаната бария Са-бури [3] предлагает использовать капсулы из материала с высоким содержанием оксида алюминия или оксида циркония, но не приводит никаких подробностей Из практики известно, что несущая поверхность оказывает существенное влияние на характеристики готовых приборов и служит не просто инертной подложкой для заготовок, особенно тогда, когда в исходный материал специально добавляется диоксид кремния или избыток оксида титана для образования жидкой фазы во время спекания. Число и размер пор в несущей поверхности определяют количество жидкой фазы, удаляемой из слоев, окружающих зерна титаната бария, а следовательно, и количество второй базы в охлажденном материале. Контроль и обновление поверхности, контактирующей с заготовками, во многом способствуют обеспечению воспроизводимости свойств терморезисторов с положительным ТКС, изготавливаемых из данного исходного материала

После спекания заготовки проверяют на соответствие требуемым характеристикам Для этого используют временный контакт из амальгамы индия или сплава индия и галлия, который «втирают» в поверхности керамики После проверки отдельных образцов на приборы всей партии наносят постоянные контакты. Наиболее распространенным материалом для постоянных контактов, обладающих хорошей адгезией и низким сопротивлением, является химически осаждаемый никель [4], который сначала был успешно опробован иа полупроводниковых приборах [5] Этот процесс заключается в сенсибилизации поверхности путем погружения в раствор двуххлористого олова и последующего осаждения



нйкеля при погружении в раствор, содержащий никель. Полученную в результате пленку подвергают термообработке (при температуре около 400° С в инертной среде или вакууме для превращения фосфида никеля в металлический никель, дающий хороший омический контакт. Другими контактными материалами служат твердые сплавы галлия [6] или выпускаемые серийно серебряные пасты со специальными добавками, обеспечивающими омический контакт с полупроводниковым керамическим материалом п-типа. Помимо указанных контактов применяют также металлы, осаждаемые в вакууме Так как электроды должны покрывать только противоположные плоские поверхности дисков или торцы стержней, то края дисков и центральные участки стержней приходится маскировать В другом варианте дисковый прибор целиком покрывают электродным материалом, который затем удаляют при шлифовании поверхности по краям или бесцентровым шлифованием. В этом случае полностью металлизированные диски можно резать на блоки, содержащие несколько терморезисторов с положительным ТКС.

На последнем этапе изготовления терморезисторов с положительным ТКС к ним присоединяют выводы, как правило, пайкой, но иногда с помощью эпоксидной СхМолы, содержащей металл в качестве наполнителя Материалом для выводов обычно служит голая Одножильная или многожильная изолированная облужен-ная или посеребренная медная проволока, но применяют также никелевую проволоку Дисковые приборы поставляются неизолированными или чаще изолированными слоем эпоксидной или силиконовой СМОЛЫ, выдерживающей максимальную рабочую температуру приборов или температуру перегрева. Некоторые типы


Рис 114 Терморезисторы с положительным ТКС разных фирм-изготовителей



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 [48] 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67


0.0118