[发明专利]半导电陶瓷组合物

说明书

本发明涉及适用于传感器、功能元件（如限流器或峰值限流器）等的半导电陶瓷组合物，尤其涉及主要由SrO、PbO和TiO₂组成的半导电陶瓷组合物，它呈现具有正温度系数的PTC（正温度系数热敏电阻）特征，具有负温度系数的NTC（负温度系数热敏电阻）特征，具有正和负温度系数的所谓V型PTC特征，其中在一定温度范围电阻骤减的CIR（临界温度电阻器）特征等。

具有正温度系数的常规半导电陶瓷组合物主要由钛酸钡BaTiO₃组成。当这种常规组合物中不含添加剂（不是用于半导电性的添加剂）时，它具有高焙烧温度，因此，在其电阻系数或电阻率-温度特征曲线中，电阻以平缓的斜率上升，导致具有平坦形负电阻-温度系数范围的V型电阻率-温度特征曲线的缺陷。

还提出了具有用于半导电性添加剂的PbTiO₃组合物，以便由Sr或Ca取代一部分Pb。众所周知，该组合物在空气中焙烧或烧结使其电阻增加，结果不能为该组合物提供起半导体作用所需的低电阻，但是，在氩气氛中焙烧能令人满意地为该组合物提供所要求的低电阻和高居里点的正温度系数热敏电阻。贵憾的是这种在氩气氛中焙烧的组合物在正常用于空气中时会增加电阻，因此其性能不稳定。

负温度系数热敏电阻主要由过渡金属（例如Mn、Ni、CO等）构成，它具有约高达4000的常数B（-α：4至5%），以致极难以在宽范围内改变电阻率-温度特征曲线的斜率。另一缺点是调节电阻致使B常数改变。就负温度系数热敏电阻而言，在表示半导电陶瓷组合物的电阻-温度特性的对数曲线图上，电阻随温度变化是非线性的，采用热敏电阻时需要一种能提供线性变化的电路。

此外，负温度系数热敏电阻由于对其过压使用时释放自热，使电阻渐减，以致破坏。鉴于以上所述，所推荐的元件由用热的方法连接负温度系数元件和正温度系数元件构成，当接通电源时，前者用于限制非峰值电流，当同时出现任何异常时，正温度系数元件用于避免过载电流的流通，从而显示V型温度特征，以快速进位非峰值电流的限制和避免过载电流。

另外，临界温度电阻器主要由V₂O₅，碱性氧化物等构成，因此需要还原处理和淬火处理，使电阻器的稳定生产中产生故障。而且该临界温度电阻器呈珠状，适于用Pt线等作为导线，这样，它的构型受到限制，使成本增加。加之，该电阻器电阻突然改变的点位移在窄至50至80℃范围内受到限制。再者，由于制造上的限制，该临界温度电阻器不能形成大型的，因此不能用于高电压下。

鉴于上述研究结果，本发明者研制的半导电陶瓷组合物不含Ba，与在A位上选择Sr和Pb的ABO₃钙钛矿结构无关，并且显示较大负温度系数（NTC范围）的PTC特征，无需任何添加剂，如公开于日本专利申请公开280401/1988号所述。

由于上述现有技术的缺点，本发明已作了成功的研究，注意到的事实是改变由我们研制出的上述结合物中主要和次要成份的组成，提供一种半导电陶瓷组合物，使得组合物的电阻-温度特征有可能受控，及低降焙烧温度。并且，该组合物在氧气氛中焙烧，使陶瓷形成稳定的特性。

因此，本发明的目的之一是提供能够按要求控制其电阻-温度特征和/或电阻的半导电陶瓷组合物。

本发明的目的之二是提供能够足以降低其焙烧温度的半导电陶瓷组合物。

本发明的目的之三是提供能够形成具有稳定特性的陶瓷的半导电陶瓷组合物。

本发明的目的之四是提供能够获得所期望的NTC特征、V型PTC特征、PTC特征或CTR特征的半导电陶瓷组合物。

本发明的目的之五是提供能够使其NTC特征、V型PTC特征、PTC特征按要求改变的半导电陶瓷组合物。

本发明的目的之六是提供能显示各种电阻-温度特征和宽范围内改变诸特征的半导电陶瓷组合物。

本发明的目的之七是提供能够快速和正向显示V型特征的半导电陶瓷组合物。

本发明的目的之八是提供易于制造的半导电陶瓷组合物。

本发明的目的之九是提供能形成各种尺寸和/或构型的半导电陶瓷组合物。