1.1.1 BaTiO3半导瓷的PTC效应
    BaTiO3陶瓷是一种典型的铁电材料。常温下其电阻率大于10¹²Ω.cm,相对介电常数可高达10⁴， 是一种优良的陶瓷电容器材料。在这种陶瓷材料中引入微量稀土元素，如La、Nb...等，可使其电阻率下降到10Ω.cm以下，成为良好的半导体陶瓷材料。这种材料具有很大的正电阻温度系数，在居里温度以上几十度的温度范围内， 其电阻率可增大4~10个数量级，即产生所谓PTC效应。见图1.1.1，具有该性质的材料通常称为PTC材料。

 图1.1.1 BaTiO3半导瓷的电阻—温度特性曲线

    BaTiO3半导瓷的这种PTC效应，是一种晶界效应，即只有多晶BaTiO3陶瓷材料才具有这种特性，而且只有在施主掺杂的情况下，材料才呈现PTC效应。利用双探针测微器可以直接观察晶粒和晶界的电阻—温度特性，从而证实了上述理论。见图1.1.2

                              

                                   1-单个晶界；2-单个晶粒；3-PTC陶瓷
                                     图1.1.2 单个晶粒和晶界阻-温特性

    PTC效应与晶格结构、组分、杂质浓度和种类及制备工艺等因素有关，在材料制备过程中必须严格控制工艺条件，此外在元器件的使用过程中也须注意使用条件，以便达到物尽其用的目的。

    1.1.2 PTC效应的原理
    对于BaTiO3半导瓷的这种PTC效应，有多种理论模型予以解释，较为成熟并为多数研究者承认的有海望Heywang提出的表面势垒模型和丹尼尔斯Daniels等人提出的钡缺位模型。
    简略的讲，海望模型把产生PTC效应的原因归结为在多晶BaTiO3半导体材料的晶粒边界，存在一个由受主表面态引起的势垒层，材料的电阻率是由晶粒体电阻和晶粒表面态势垒两部分组成，随着温度的上升， 材料的电阻率将出现几个数量级的变化。
    利用海望模型可以解释许多与PTC效应有关的试验现象，许多年来一直被认为是该领域内具有权威性的理论，但仍有许多实验现象无法解释。丹尼尔斯等人利用缺陷化学理论在研究了BaTiO3半导体缺陷模型的基础上， 提出了晶界及表面钡缺位高阻层模型。 

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