[发明专利]一种温阻特性恒定的碳化硅复相陶瓷及其制备方法

说明书

本发明涉及一种温阻特性恒定的碳化硅复相陶瓷及其制备方法。所述碳化硅复相陶瓷的主要成分包含SiC基体材料以及均匀分散于SiC晶界处的TiC第二相；按质量分数计，所述SiC的质量分数为75～85wt%，所述TiC的质量分数为9.2～15.8wt%。

技术领域

本发明涉及一种温阻特性恒定的碳化硅复相陶瓷及其制备方法，属于碳化硅陶瓷领域。

背景技术

在电子产品的所有电子组件中，电阻器的用量最大、品种最多，电路中的电压变化或工作环境温度的变化，都会引起电阻值的变化，导致电路状态不稳定，在一些精度高及测量中要尽可能避免此类情况的发生，如：在人造卫星、雷达、遥感、测试仪器仪表等特殊环境下使用的电子产品中，对电阻值的精度、温度系数及稳定性的要求都很高，这就需要一些特殊材料制成标准电阻。

碳化硅(SiC)材料具有优良的抗氧化性、高温机械强度、高硬度、高导热性等，是一种重要的结构与电子材料。通过添加合适种类及含量的第二相，可以获得电阻率从绝缘体到导体之间变化的碳化硅材料，满足不同的使用需求，是一种很有前途的苛刻环境条件下使用的电阻器材料。

然而，常规制备的碳化硅陶瓷材料具有压敏特性，在某一电压范围内表现出非线性伏安特性，电阻会随着电压的升高而迅速减小；此外，碳化硅陶瓷属于负温度系数(NTC)热敏陶瓷的一种，其对温度变化敏感，较低温度下碳化硅材料的晶界空间电荷层对载流子(电子、空穴)运动具有较大阻力，随着温度的升高,载流子的浓度增加，运动能力增大,越过晶界的数量也增加，电阻会随着温度的升高而显著下降。常规制备碳化硅陶瓷在作为电子元件使用过程中，电压变化、工作环境温度变化以及自身发热引起温度的变化，都会引起电阻值的显著变化，这使得电路稳定性难以保证，无法作为标准元件使用。

发明内容

为了保证碳化硅陶瓷作为电子元件使用中电路的稳定性，本发明旨在提供一种温阻特性恒定的碳化硅陶瓷及其制备方法。

第一方面，本发明提供了一种温阻特性恒定的碳化硅复相陶瓷，所述碳化硅复相陶瓷的主要成分包含SiC基体材料以及均匀分散于SiC晶界处的TiC第二相；按质量分数计，所述SiC的质量分数为75～85wt％，所述TiC的质量分数为9.2～15.8wt％。

SiC与TiC具有相反的温度敏感特性。SiC属于负温度系数(NTC)热敏陶瓷，其电阻率会随着温度的升高而显著降低，较低温度下碳化硅材料的晶界空间电荷层对载流子(电子、空穴)运动具有较大阻力，随着温度的升高，载流子的浓度增加，运动能力增大，越过晶界的数量也增加，电阻会随着温度的升高而显著下降，在20～300℃使用范围内电阻率变化超过两个数量级。纯的TiC是一类导电性良好的具有欧姆接触类型的电阻(1.67×10⁶S·m^-1)，具有类似于金属电阻的正温度系数(PTC)特性，当温度升高时，其内部由于声子振动增强，对电子散射的作用更加明显，自由电子的定向运动受到阻碍，电阻升高。TiC电阻的正温度系数特性可以与SiC电阻的负温度系数特性互补，使碳化硅陶瓷电阻的温度敏感程度降低，电阻率随温度变化较小，在同一数量级变化，保持较为恒定状态。