Главная Промышленные терморезисторы



2) сравнение процессов старения дисков или стержней, имеющих одинаковые диаметры, но сильно отличающихся по толщине, так что сопротивление контакта меняется относительно общего сопротивления терморезисторов Так как в этих случаях процент старения остается неизменным для данного потуцроводникового-материала, это означает, что именно он играет определяющую-роль в изменении сопротивления,

3) изменение состава полупроводникового материала в широких пределах Получаемые при этом полуколичественные зависимости между составом материала и скоростью старения указывают ьа преимущественную роль материала, а не контактов,

4) измерение сопротивления стержневых терморезисторов че-тырехзондовым методом, исключающим влияние сопротивлений-контактов Этот способ также показывает, хотя и не столь достоверно, что причиной старения явтяется потупроводниковый материал

Изменения сопротивления полупроводниковой керамики могут вызываться тремя различными механизмами Первый связан с изменением общего химического состава оксидной керамики Старение при низких температурах (О-300°С) вызывается скорее всего изменением содержания кислорода в оксит,ной системе, а не потерей металлических компонентов Изучение \1еханизма потери кислорода показывает [15], что в хорошо спеченной стехиомет-рической системе оксидов марганца и никеля потеря кислорода-возникает только при температуре выше 800°С, и это сопровождается заметным изменением электрического сопротивления Аналогичные исследования твердых растворов NiMn204-МП3О4, состав которых близок к применяемым для изготовления серийных терморезисторов, показали, что они значительно стабитьнее, че» собственно NiMn204, и что потеря кислорода > них обнаруживается только при температуре выше 1200°С Эксперименты по старению в самых разнообразных жидких и газообразных средах показали, что кислород из окружающей среды не принимает участие в этом процессе, и, следоватетьно, окисление материала тоже можно исключить как механизм старения

Второй возможный механизм старения заключается в перераспределении катионов в керамике, тогда как ее общий химический состав остается неизменным Выше было показано, что точное распредепение катионов в кристаллической решетке являетс5Г весьма важным фактором, определяющим проводимость данного состава материала Если ионы металла, например никеля, в оксидной системе никель-марганец занимают одновременно А- и В положения в кристаллической решетке, обусловливая тем самым Определенную степень инверсии при температуре спекания материала, то эта степень инверсии может не соответствовать выбранной структуре при комнатной температуре В результате очень медленной и длительной диффузии никеля из одного положения решетки в другое будет изменяться распределение катионов в А-и В-положениях Это изменение в свою очередь вызовет изменение



эффективной концентрации носителей и, следовательно, удельнс сопротивления материала.

Скорость движения катионов зависит от темшературы, прич ловышенная температура вызывает ускоренное движение и 6oj быстрое, но не обязательно большее из1хменение сопротивлени Миграции из одного положения в другое способствуют также дефекты кристаллической решетки, которые неизбежно имеют чй то в поликристалличеокой керамике. Известно, что такое же лер распределение катионов происходит при относительно низких те] пературах в ферритах - материалах с аналогичными криста, личеокими структурами, и оно определяет процесс старения, за< лючающийся в (Изменении магнитной (проницаемости этих мат риалов. Эта «теория инверсии» вполне удовлетворительно объя ияет ряд явлений, которые встречаются в экспериментах по ст; (рению терморезисторов, и известен, по крайней мере, один изг товитель терморезисторов [16], который склонен согласиться таким объяснением механизма старения.

Третий возможный механизм нестабильности терморезисторс связан с изменением во времени электронных состояний на па верхности кристаллитов, контактирующих друг с другом в пол кристаллической керамике Это может привести к изменени: концентрации носителей, участвующих в проводимости, пх под вижпости или других параметров, вызывающих в конечном итог изменение сопротивления В имеющейся литературе мы не нашл результатов каких-либо исследований по этому вопросу

Глава 2

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕРМОРЕЗИСТОРОВ С ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ ТКС

Несмотря на то, что электрические свойства терморезисторов с отрицательным ТКС полностью определяются применяемыми полупроводниковыми материалами, технология изготовления последних очень сильно отличается от технологии изготовления простых или сложных полупроводников и практически полностью заимствована из технологии изготовления керамики, хорошо известной из учебных пособий. Производство терморезисторов с отрицательным ТКС из монокристаллических материалов дает мало преимуществ, ибо на свойства готовых приборов мало влияют межкристаллитные границы Кроме того, высокие температуры, необходимые для расплавления оксидных соединений и превращения их в монокристаллические материалы, вызвали бы удорожание процесса производства и нарушение стехиометричности состава керамик.

Так как чистота материала сама по себе не столь важна при условии, что концентрация определенных элементов (особенно



щелочных и щелочно-земельных металлов) поддерживается «а поиемлемо низком уровне, то для улучшения процесса спекания вводят контролируемые количества добавок. Такие добавки, как ггоавило, не сказываются на электрических свойствах термореаи-сторов и располагаются в основном в виде нейтральных соединений на границах зерен, улучшая механические свойства керамического материала.

ВзВешиВание канпонентод

пере мешиванае

Сушка

2.1. Основные стадии изготовления терморезисторов

Для подавляющего большинства стержневых, дисковых, шайбовых и бусинковых терморезисторов основные стадии процесса изготовления описываются схемой, представленной на рис. 2.1.. Хотя некоторые изготовители допускают отклонения от этой схемы технологического процесса (например, некоторые стадии исключаются или объединяются в одну), приведенная схема отражает основные принципы изготовления терморезясторов с отрицательным ТКС Технология изготовления пленочных терморезисторов, и в частности тонкопленочных приборов, не укладывается в эту схему, так как методы пх производства достаточно специфичны и поэтому заслуживают отдельного рассмотрения. Чии-терморезисторы обычно изготовляют по технологии дисковых терморезисторов, за исключением последней стадии, на которой прибор в окончательной форме отрезают от спеченного керамического блока, а не формуют прессованием в сыром состоянии.

Просеивание

ОЛзВошиванив

Измельчение

, ДоШ связующего

ленае материала

Гранулирование

Создание заготовок nonyipaipuHamot

Рис 21. Последовательность операций в производстве терморезисторов

Спекание

Технология изготовления всех терморезисторов с отрицательным ТКС начинается с точной дозировки всех составляющих исходных материалов К этим материалам относятся оксиды металлов или, в другом варианте, соединения металлов, такие как карбонаты, оисалаты, гидроокиси и т. д., которые при обжиге разлагаются с образованием нужных оксидов металлов. Многие изготовители предпочитают использовать эти разлагающиеся соединения, так как получаемые из них оксиды химически более активны вследствие их мелкодисперсности и поэтому они быстрее



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


0.0149