钛酸钡基半导体陶瓷材料具有显著的正电阻温度系数(Positive Temperature Coefficient,简称PTC),该类材料具有制备工艺简洁、用途广泛、可靠性高等优点,在电子线路中应用于各种功能模块的过载保护,一直以来是功能材料研究的热点。随着科学技术的高速发展,对于热敏陶瓷提出了更高要求,如微型化、高耐压、高可靠性等,可以通过使材料微晶化的方法来提高材料耐电压和抗大电流冲击特性。为了达到微晶化的目的,本文以钛酸钡纳米粉体为原料,研究制备了电学性能优良、微观结构微晶化的PTC热敏陶瓷,并深入探讨了其与杂质及工艺等的内在关系。从实验出发系统研究了包括施主、受主、居里点移动剂、Ca离子以及液相添加剂等不同掺杂对材料微晶化和电学性能的影响。结合理论分析,得出不同掺杂对陶瓷材料平均晶粒尺寸变化及电学性能作用的相关规律,确定了材料的最佳配比。在此基础上研究了包括烧结方式、烧结温度、保温时间等烧结工艺方面对PTC材料的电学性能以及微观结构的影响,重点研究对陶瓷材料平均晶粒尺寸变化的影响,得出相关规律,从而确定材料的最佳烧结曲线。通过最佳配比和最佳烧结工艺,制备出性能优良的钛酸钡基半导体热敏陶瓷,材料的的室温电阻率为4900Ω·cm,居里温度为118.3°C,升阻比为8.2×103,平均晶粒尺寸达到1μm,且晶粒排布均匀致密。材料抗电压强度≧400V/mm,耐大电流冲击试验1万次无异常,满足实用化的要求,达到了制备微纳晶钛酸钡基半导体热敏陶瓷的目的。