Published

2010-05-01

Thermistor formation using BaTiO3 powders synthesised by the Pechini method

Conformación de termistores utilizando polvos de BaTiO3 sintetizados por el método pechini

Keywords:

BaTiO3, electrical characterisation, Pechini, synthesis, thermistor (en)
BaTiO3, caracterización eléctrica, Pechini, síntesis, termistor (es)

Authors

  • Claudia P. Fernández Perdomo Universidad del Cauca
  • Jorge E. Rodríguez Páez Universidad del Cauca

Barium titanate (BaTiO3) is a compound of interest in the field of electroceramics which is widely used in the manufacture of capacitors, piezoelectric transducers and resistive devices having a positive temperature coefficient (PTCR) and in manufacturing pyroelectric and optoelectronic devices. Most of these devices are obtained by consolidating high purity, suitable sized particle ceramic powders; structured synthesis methods are required to ensure such requirements. BaTiO3 powders were synthesised by a polymeric precursor method (Pechini) in this work. Very pure, small particle sized, raw material was obtained. These powders were characterised using thermogravimetric and differential thermal analysis (TGDT), X-ray diffraction (XRD) and differential scanning calorimetry (DSC). The results indicated that samples treated at 650°C presented cubic BaTiO3 as unique crystalline phase. If a sample were treated at 1,100°C, the tetragonal phase having a c/a < 1.007 relationship was the main crystalline phase. Samples treated at 1,100°C showed ferroelectric-paraelectric transition at T ≈ 123°C. BaTiO3 tetragonal ceramic powders were uniaxially pressed and then synthesised at 1,200°C for 2 hours. These samples were electrically characterised. These samples' curves of electrical resistance versus temperature (R-T) showed their PTCR thermistor behaviour. Current-voltage (IV) variation was also measured at different temperatures.

El titanato de bario, BaTiO3, es un compuesto de gran interés en el ámbito de la electrocerámica, ya que se utiliza en la fabricación de condensadores, transductores piezoeléctricos y dispositivos resistivos con coeficiente positivo de temperatura (PTCR), así como en la manufactura de piroeléctricos y dispositivos optoelectrónicos, entre otros dispositivos. La mayoría de estos componentes son conformados con polvos cerámicos de elevada pureza y tamaño de partícula adecuado. Esto exige estructurar métodos de síntesis que garanticen estos requerimientos. En este trabajo se sintetizaron polvos cerámicos de BaTiO3 por el método de precursor polimérico (Pechini), obteniéndose una materia prima muy pura y con pequeño tamaño de partícula. Los polvos obtenidos se caracterizaron utilizando análisis térmico (ATD/TG), difracción de rayos X (DRX) y calorimetría diferencial de barrido (DSC). Los resultados indican que en las muestras tratadas a 650 °C la única fase cristalina presente es el BaTiO3 cúbico y a 1.100 °C la tetragonal, con una relación c/a < 1.007. Las muestras tratadas a 1.100 °C presentaron una transición ferroeléctrica a paraeléctrica a una temperatura de T ≈ 123 °C. Los polvos cerámicos de BaTiO3 tetragonal fueron prensados uniaxialmente y posteriormente sinterizados a 1.200 °C durante 2 horas. Estas muestras se caracterizaron eléctricamente, obteniéndose curvas de resistencia eléctrica en función de la temperatura (R-T), evidenciándose en ellas su comportamiento termistor tipo PTCR. Además, se midió la variación de la corriente-voltaje (I-V) a diferentes temperaturas.

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