PTC热敏陶瓷的半导化研究

BaTiO_3陶瓷是铁电体材料,必须在其中加入某些微量的半导化元素,才能形成半导体,所以半导化剂的引入是至关重要的。PTC热敏陶瓷的电阻率对半导体剂的引入量非常敏感,只存在一个非常窄的范围,而对不同的原料其引入量的范围也有较大差异。因此,自PTC材料出现以来,人们就对半导化剂的种类及引入量进行了大量和深入的研究工作,力求寻找一个合理的配方及工艺。目前,用得最多的是Nb_2O_5和Y_2O_3,BaTiO_3的室温电阻率与半导化剂的含量之间的关系呈“U”形变化。作者用北京红星化工厂生产的BaCO_3(分析纯)和上海钛白粉厂生产的TiO_2(化学纯),用固相反应法在1350℃烧制出的PTC半导瓷其室温电阻率随Nb_2O_5含量的变化却出现了异常,即在不掺任何半导化剂时,BaTiO_3也会半导化,而烧结温度比传统烧结温度低200℃,仍能使样品半导化,这就提出这样一个问题,是什么元素能使BaTiO_3在较低温度下形成半导体?而半导化的机理是什么?作者重复做了3次实验,结果都一样,由实验事实可得出这样的结论:在大幅度降低烧结温度条件下极能得以半导化的决不是Nb,Y等常用的稀土元素,必然在原料中存在有其它某种元素所导致这一结果。根据半导体陶瓷理论,没有半导化元素的存在,陶瓷是绝对形成不了半导体的。这种元素存在于TiO_2中的可能性最