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随着信息技术的飞速发展,电子元器件的小型化、集成化及高可靠性已成为当今电子技术发展的主流,而小型化、片式化、低阻化和高可靠性则成为正温度系数热敏陶瓷元件(PTCR)的发展趋势。但由于BaTiO3基热敏陶瓷材料的固有电阻率较高,传统的单层PTCR元件不能进一步降低电阻,而叠层片式PTCR可以通过叠层并联结构实现低阻化,具有体积小、通流量大、耐电流冲击特性好等优点,是一个具有理论意义和实际应用价值的研究方向。论文结合“十五”国家863计划项目“叠层片式PTCR热敏陶瓷材料系列与关键技术研究”(项目编号:2001AA320504)展开研究。通过系统研究微量施、受主掺杂BaTiO3基PTCR陶瓷材料的组分与工艺,制备出了室温电阻率为8.0?·cm,升阻比为4.3,温度系数为10.3%℃-1,耐电压高于50V/mm的低电阻率Ba0.75Sr0.25Ti1.01O3PTCR陶瓷材料。首次将高分子网络凝胶法应用于BaTiO3基PTCR陶瓷粉体的制备,研究了不同合成条件对合成目标相的影响,结果表明当溶液的pH值在7-8之间,聚丙烯酰胺凝胶为强交连网络,且煅烧温度在700-900℃时能得到结晶程度较高的目标相。实验研究表明这种合成方法能在比较宽的范围内进行掺杂,并使陶瓷的烧结温度下降到了1280℃,为瓷体与电极的共烧奠定了基础。得到了显微结构比常规固相法更均匀、PTC性能更优越的PTCR陶瓷材料,其升阻比比固相法制备的材料高一个数量级。系统研究了用注凝成型工艺成型厚膜而制备片式PTCR,包括高固相含量低粘度浆料的制备、坯体的成型、坯体的干燥和烧成,研究了注凝成型生坯和陶瓷的微观结构及陶瓷元件的PTCR性能。成功地制备出了显微结构均匀,尺寸为12.0mm×8.0mm×0.34mm,室温电阻在2.0?、温度系数为12%℃-1、升阻比大于4的片式PTCR元件。对注凝成型制备的片式PTCR元件的室温电阻率与坯体厚度的依赖关系,首先用晶界氧吸附及扩散理论进行了解释,接着从理论上分析了片式PTCR电极间的晶粒排列及晶轴取向等微观结构因素对介电常数的影响,结合Heywang模型及Jonker模型对这种依赖关系的微观机理进行了解释,认为随片式PTCR坯体厚度减小,在片式PTCR瓷体中发生的与厚膜表面垂直的c轴定向,使体系总的介电常数减小,从而室温下的铁电补偿减小,室温电阻率上升。实验证明,只有当片式PTCR的坯体厚度减小到一定程度(0.5mm)时,元件的室温电阻率才随厚度的减小急剧增大。