ntc热敏电阻的导电机理-凯时k8娱乐唯一官网

电子跳跃模型(electron hopping model)是目前在ni-mn-o系凯时k8娱乐唯一官网-凯发官网入口首页陶瓷中被广泛认可和接受的导电机理。该模型认为在该体系中电子导电存在两个条件：(1)金属离子的价态是可以变价的；(2)变价的金属离子在晶体学中占据相同的位置。对于ni-mn-o材料体系而言，一般都含有可变价的mn离子，存在 4 、 3、 2等诸多价态，其中mn ⁴ 和mn³ 离子一般倾向于进入尖晶石结构中的b位，而mn² 离子则会倾向进入a位。在尖晶石结构中，由于b-b位之间的距离略小于a-a位之间的距离，所以电子会在距离较短的b位mn⁴ 离子和mn³ 离子之间进行跳跃，产生跳约导电。以ni_xmn_3-xo₄(03o₄，众所周知mn₃o₄是绝缘体，电阻率非常大，它的阳离子分布形式一般为[mn² ]a[mn³ mn³ ]_bo₄，可以看出在b位此时只存在mn³ 单一阳离子，没有其他价态的mn离子存在，电子于是不能进行跳跃导电,所以mn₃o₄电阻率非常大，导电特性为绝缘体。当向mn₃o₄中掺入ni元素时，一般以ni² 离子状态存在，从表1中可以知道，ni² 离子在八面体间隙位置优先占据能(ospe)高达22.8，所以ni2 离子优先进入b位。ni² 离子进入b位后，为了保持电价中性，此时位于b位的mn³ 离子必将发生变价成为更高价态的mn⁴ 离子，此时ni_xmn_3-xo₄的阳离子分布情况可写成：[mn² ]_a[ni² _xmn⁴ _xmn³ _2-2x]_bo₄，可以看出，此时在b位存在mn⁴ 和mn³ 两种价态的离子，于是电子便可以在mn⁴ 和mn³离子之间产生跳跃电导，电阻率下降，且随着掺入的ni含量的增加，电阻率继续呈现下降的趋势。理论上可以通过下式来 计算电导率：        (1)
        其中 ， 是八面体位置的浓度， 是电子跳跃距离， 是与传导相关的晶格热振动的频率， 是玻尔兹曼常数， 是电子的基本电荷，[mn⁴ ]和[mn³ ]是八面体中mn⁴ 离子和mn³ 离子的浓度， 是电子跳跃需要克服的势垒。理论计算可知, 当[mn³ ]=[mn⁴ ]时，即x=2/3，电阻率将有极小值，若继续增加ni元素的含量，凯时k8娱乐唯一官网-凯发官网入口首页率则会逐渐增加。fritsch就系统研究了ni_xmn_3-xo₄(0.6

     图2  ni_xmn_3-xo₄电阻率随镍含量变化示意图，两种陶瓷金属化工艺：(a)真空蒸发镀膜（没有热处理过程）; (b)丝网印刷工艺（850°c烧银）。