文 献 综 述

1. PTCR概述

PTCR是 positive temperature coefficient resistance 的缩写，即正温度系数热敏电阻，PTCR材料大体可分为四类：BaTiO₃基PTCR材料（BaSrTiO₃、BaPbTiO₃等）、V₂O₃基PTCR材料、高分子基复合PTCR材料和陶瓷基复合PTCR材料。其中BaTiO₃基半导体陶瓷材料是最具代表性，研究最成熟，应用最广泛的PTCR材料。在BaTiO₃中掺杂微量的稀土元素，能将材料半导化，使其在铁电居里温度（铁电体从非铁电相向铁电相的相转变温度）出现PTC效应^[1,2]，即在高于居里温度时，BaTiO₃半导体陶瓷的电阻率会增大3~10个数量级。

随着PTCR理论的不断深入，PTCR材料的应用也得到了长足的发展，如今，PTCR作为一种重要的基础控制元件，在电子、机械、农业、医疗卫生、食品、家用电器等各个领域得到了广泛的应用；此外，在火箭、人造卫星等军用和航天设备上，PTCR也开始被使用，使用寿命可达10年以上。但是由于陶瓷晶界的电阻较高，导致其整体材料的电阻率偏高，难以满足当前对PTCR元件大电流和小型化的要求，且低直流电压领域的使用近于空白，几乎被国外垄断，而国内外市场对此类材料的需求量大，国内几乎没有厂家生产。所以PTCR低阻化及提高性能的问题成为近几年研究的热点。

2. PTCR材料的电性能及应用

PTCR 材料有许多独特的性能，如：电阻－温度特性，耐压特性，电压－电流特性和电流－时间特性等。正是具备这些特性，PTCR材料在很多领域都得到了应用。

2.1 电阻#8212;温度特性

电阻－温度特性简称阻温特性，指在规定电压下，PTC热敏电阻的零功率电阻值与电阻体温度之间的关系。零功率电阻是在某一规定的温度下测量PTC热敏电阻的电阻值，测量时应保证其功耗低到因功率引起的电阻值的变化可以忽略的程度。

图2-1是PTC材料典型的阻温特性曲线，R₂₅为25℃下的零功率电阻值；R_min为最小零功率电阻值，相应温度为T_min；R_max为最大零功率电阻值，相应温度为T_max。R_b为开关电阻，其阻值为最小阻值的两倍，相应温度T_b为开关温度，开关温度是PTC热敏电阻的重要参数之一，是电阻值产生阶跃增大时的温度，是与居里温度相对应的。另一个表征材料阻温特性好坏的重要参数是电阻温度系数，它通常被定义为：

（2-1）