27351

بررسي عوامل موثر، تركيب و افزودني هاي سيستم اسپينلي سه جزئي Ni-Mn-Co در سنسور دمايي NTC

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد - سراميك

1401/2/7

دكتر حسين سرپولكي - دكتر جعفر جوادپور

مهندسي مواد و متالورژي

مواد با خاصيت ضريب دمايي منفي مقاومت الكتريكي از مواد پركاربرد در در زندگي روزمره هستند. از جمله كاربرد اين مواد در سنسورهاي دمايي و محدود كننده‌هاي جريان هجومي براي محافظت از مدارها است. اين پژوهش با هدف ساخت و بررسي خواص الكتريكي سراميك‌هايNTC با ساختار اسپينلي در سيستم Mn-Ni و بررسي اثر فرآيند ساخت و افزودني‌هاي Co وCu بر ريزساختار و خواص الكتريكي اين قطعات انجام شد. براي مقايسه‌ي خواص و بررسي نحوه پيشرفت پژوهش، از يك قطعه با كاربرد در صنعت الكترونيك استفاده شد. در فرآيند اجرايي قطعاتي با نسبت‌هاي مختلف استوكيومتري با روش واكنش‌ حالت جامد تهيه شد و اثر دماي زينتر و نسبت اجزا بر خواص نمونه نهايي مورد بررسي قرار گرفت. ارزيابي خواص نمونه‌ها با آزمون‌هاي چگالي و تخلخل با روش ارشميدسي، پراش پرتو ايكس XRD))، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و آزمون مقاومت-دما انجام شد و خواص نمونه‌ها در مقايسه با نمونه‌هاي تجاري مورد بررسي قرار گرفت. از چالش‌هاي اجرايي در اين فرآيند، دست‌يابي به قطعات با چگالي بالاتر با تغيير مواد اوليه، تغيير نحوه پرس نمونه‌ها بود كه اين موضوع تاثير زيادي بر خواص الكتريكي نشان مي‌داد. نتايج بدست آمده نشان داد افزودن اكسيد كبالت و اكسيد مس در كنار كاهش ميزان تخلخل، به ميزان قابل توجهي رسانايي قطعات را افزايش داد. قطعات تهيه شده با استفاده از اكسيد نيكل و اكسيد منگنز به تنهايي مقاومت اوليه در مقياس گيگا اهمي داشتند اما قطعات حاوي افزودني اكسيد كبالت و اكسيد مس مقاومت بسيار پايين‌تر و نزديك‌تر به نمونه صنعتي نشان دادند. واژه‌هاي كليدي: اسپينل نيكل-منگنز، NTC، ضريب دمايي منفي مقاومت ، محدود كننده جريان هجومي، سنسور دمايي

1401/08/29

Investigating the Effective Factors, Composition, and Additives of Ni-Mn-Co System in NTC Temperature Sensors

4/27/2023 12:00:00 AM

Materials with Negative Temperature Coefficient of Resistivity (NTCR) behavior are widely used in our daily life. The most common industrial applications of this materials is in Temperature sensors and Inrush current limiters for circuits. This research aims at manufacturing of NTC thermistors of Mn-Ni system and investigating the effect of manufacturing variables and different additives including Cu and Co on microstructural and electrical properties of NTC devices. To better compare the properties of manufactured parts with commercial devices, an industrial device with application in electronic circuits was chosen as reference. Four different compositions with different ratio of Ni-Mn were synthesized with solid-state reaction method and the resulting phases were studied using X-ray diffraction (XRD). Final compositions were shaped into disks and sintered in 1200C for 3 hours. Uniformity of phases and microstructure of disks where investigated using Scanning Electron Microscope (SEM). To obtain Resistance-Temperature characteristics; disks were coated using silver paste and heated from 20 up to 120C and resistance was measured with a digital multimeter. Achieving high density was one of most important challenges in this project which affects electrical properties of the device. Results indicate that higher density in materials lead to better electrical conductivity. Also the addition of Co and Cu lead to better conductivity which was not favorable as it reduced sensitivity and B value of the device. The Mn-Ni device’s resistivity in room temperature was in order of mega ohm but it drastically decreased to less than 20ohm in Mn-Ni-Cu-Co devices. Keywords: NTCR, NTC, Thermistors, Mn-Ni Spinel, NiMn2O4, Negative Temperature Coefficient of Resistivity

اسپينل نيكل-منگنز , ان تي سي , ضريب دمايي منفي مقاومت , محدود كننده جريان هجومي , سنسور دمايي , ترميستور

NTCR , NTC , Thermistor , Negative Temperature Coefficient of Resistivity , NiMn2O4

Abbas Bakhshizadeh

Hossein Sarpoolaky, Jafar Javadpour