ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
6 ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ТЕРМОРЕЗИСТОРОВ С ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ ТКС
Материалы, используемые для изготовления терморезисторов, должны иметь не только заданную зависимость
проводимости от температуры, но и удовлетворять другим требованиям, не менее важным с точки зрения технологии и
эксплуатации.
1
В промышленных терморезисторах необходимо обеспечить чисто электронную (дырочную) проводимость и
исключить ионную. Наличие ионной составляющей приводит к нестабильности в работе на постоянном токе.
2
Неизменность химического и фазового состава в рабочем диапазоне температур.
3
Необходимо обеспечить возможно меньший разброс в значениях σ и ∆Е в условиях серийного производства. Не
меньшее значение имеет малая чувствительность свойств к случайным и технологическим примесям.
4
Желательно в выбранной композиции иметь хорошую воспроизводимость свойств и возможность изменения
номинала в широком диапазоне численных значений за счет изменения процентного соотношения компонентов.
5
Во многих случаях надо иметь возможно большее значение энергии активации ∆Е.
6
Возможность серийного производства разных форм и размеров терморезистивных изделий (стержни, диски,
шайбы, бусинки, пластины и т.д.).
7
Достаточная механическая прочность.
8
Желательно, чтобы вся технология изготовления ТР проходила в обычной атмосфере. В этом случае отпадает
необходимость в герметизации изделий.
9
Терморезисторы должны иметь хороший омический контакт с материалом контактных слоев. Материал контактной
площадки не должен образовывать переходных зон, дающих выпрямляющий эффект. Сопротивление ТР не должно зависеть
от направления тока.
При использовании ТР в цепях высокой частоты с целью снижения ЭДС шумов необходимо иметь в ТР однофазную
структуру, тогда между отдельными кристаллами переходные сопротивления будут минимальными.
К наиболее распространенным способам получения терморезисторов относятся:
1
Плавление и последующее изготовление изделий нужной формы и размеров.
2
Испарение полупроводника в вакууме на подложку.
3
Порошковая металлургия (спекание порошковых материалов).
Основной недостаток первого способа – необходимость иметь специальные высокотемпературные печи (
t
раб
≈ 2000 …
2500
°С) и тигли. При этом практически невозможно исключить взаимодействие материала тигля с полупроводниковым
материалом.
Второй способ оправдывает себя в тонкопленочной технологии, для массивных ТР он не годится из-за низкой
производительности.
Для массового производства наиболее пригодным надо считать порошковую технологию. Она позволяет смешивать
окислы в нужном процентном соотношении и тем самым изменять в широких пределах электрические параметры (
σ, А, ∆Е,
ТКС). Из порошков можно изготавливать ТР самых разнообразных форм и размеров.
В качестве исходных шихтовых материалов используются чаще всего гидратные соединения различных металлов. Для
двойных систем эти смеси готовят совместным осаждением из растворов. Осаждение ведется таким образом, чтобы
осадок получился заданного процентного содержания компонентов [11].
Для тройных систем метод совместного осаждения практически не применяют из-за сложности получения заданного
катионного состава. Поэтому шихту для таких ТР готовят обычно механическим смешиванием исходных компонентов в
виде гидратных или нитратных соединений. Однородность смеси контролируется химическим анализом.
После приготовления шихты делается предварительный синтез. Полученный спек размалывается и тщательно
измельчается в аттриторах до размера частиц менее 10 микрометров. На этом технологическом переходе вновь определяется
химический состав.
В процессе предварительного синтеза происходит разложение гидратных соединений и их растворов – все это
способствует получению более качественных изделий при последующем обжиге – спекании. Температура синтеза
обычно находится в пределах 600 … 700
°С, а время спекания составляет примерно 3 … 5 часов.
Из подготовленной шихтовой смеси изготавливают заготовки будущих деталей ТР в виде шайб, таблеток, стержней,
трубок путем прессования в закрытых пресс-формах или мундштучным формованием. При мундштучном формовании в
шихту добавляется пластификатор.
Окончательное спекание ведется в камерных или проходных печах в обычной атмосфере. Температура спекания зависит от
компонентного состава. Например, медно-марганцевые системы спекаются при 900
… 1000 °С, NiO – MnO – O
2
– при 1240 … 1280
°С, а MnO – NiO – CoO – O
2
– при 1300 … 1320 °С. Время спекания (выдержка при максимальной температуре) колеблется
от 2,5 до 5 часов.
Понятно, что чем длительнее изотермическая выдержка, тем гомогеннее структура, выше прочность и более
стабильные свойства. Однако выдержки более 5 часов незначительно улучшают качество изделий и поэтому экономически
нецелесообразны.
Основное время при спекании затрачивается на медленный подъем температуры и медленное охлаждение заготовок.
При быстром нагреве возможно образование трещин и других механических дефектов. Спеченные заготовки проходят
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- …
- следующая ›
- последняя »
