Metal oksit katkılı negatif sıcaklık katsayılı termistörlerin elektriksel ve mikroyapısal karakterizasyonu

Birçok sektör için önemli olan ortamın sıcaklık değişimini algılayan sensörlerin üretimi malzeme bilimi açısından oldukça değerlidir. Sıcaklık sensörleri, sıcaklık değişimiyle elektriksel direncin değiştiği termistör adı verilen malzemelerdir. Çeşitli metal oksitlerin karıştırılmasıyla elde edilen ticari termistörler için 2000 – 5000 K aralığında malzeme sabiti değerleri olması beklenmektedir. Elektriksel özellikler seçilen kompozisyona, katkı türleriyle miktarlarına ve üretim şartlarına bağlı olarak değişim göstermektedir. Çalışmanın birinci aşamasında, Ni-Co-Mn-O esaslı hazırlanan kompozisyonlara krom oksit, titanyum oksit ve demir oksit katkılarının elektriksel ve mikroyapı özelliklerine etkisi incelenmiştir. Çeşitli metal oksit katkısı içeren bu numunelere sıvı faz etkisini incelemek için bor oksit katkısı yapılmıştır. Bor oksit katkısı içeren bu numunelere kalsinasyon yapılmamış, bor oksit katkısı içermeyen numuneler 900oC' de 2 saat kalsinasyon işlemine tabi tutulmuştur. Bu aşamadaki numuneler 1100oC'de 5 saat sinterlenmiştir. İkinci aşamasında Ni-Co-Mn-O esaslı NTC termistörlere krom oksit katkı miktarının ve sinterleme sıcaklığının artırılmasıyla elektriksel ve mikroyapı özelliklerinin değişimi incelenmiştir. İkinci aşama numunelerine sıvı faz etkisini incelemek için vanadyum oksit katkısı yapılmış ve bu numunelere kalsinasyon yapılmamış, sinterleme sıcaklığı ise 900, 1000 ve 1100oC olarak belirlenmiştir. Vanadyum oksit katkısı olmayan numuneler 900oC' de 2 saat kalsinasyon yapılmış ve 1100, 1200 ve 1300oC olarak belirlenmiştir. Tüm numunelerde faz oluşumu X-Işınları difraksiyon (XRD) analiziyle belirlenmiştir. Bulk yoğunluk ölçümleri Arşimet yöntemiyle yapılmıştır. Numunelerin mikroyapıları taramalı elektron mikroskopu kullanılarak incelenmiştir. Numunelerin yüzey kimyası özelliklerine ait bilgilerin elde edilmesi için X-Işını Fotoelektron Spektroskopi analizi yapılmıştır. Numunelerin elektriksel direnç ölçümleri 25-85oC aralığında yapılarak özdirenç, malzeme sabiti, duyarlılık katsayısı ve aktivasyon enerjileri hesaplanmıştır. XRD analizlerine göre birinci ve ikinci aşamada üretilen tüm numunelerde kübik spinel faz oluşumu gerçekleşmiştir. Birinci aşamada üretilen numunelerin malzeme sabiti değerlerinin 3669-4481 K aralığında olduğu saptanmıştır. İkinci aşamada üretilen numunelerin 3799-5063 K değerlerine sahip olduğu belirlenmiştir. Bu değerler NTC termistörlerin endüstriyel uygulamaları için istenen aralıktadır. Bor oksitin NTC termistörlerin üretiminde enerji tüketimi açısından önemli bir katkı olduğu tespit edilmiştir.