自上世纪50年代PTCR效应被发现以来,PTCR半导体陶瓷作为一种重要的控制、保护和发热元件,已广泛应用于通信、家用电器、汽车、航天等领域,成为铁电陶瓷中继电容器及压电器件之后的第三大类应用产品。但是,BaTiO₃基PTCR陶瓷的烧结温度高,使得在制作多层片式PTCR器件时,陶瓷层和电极间的共烧非常困难,因此,降低BaTiO₃基PTCR陶瓷的烧结温度对PTCR陶瓷的片式应用显得非常关键。本文选择BaTiO₃基PTCR陶瓷为研究对象,以降低PTCR陶瓷的烧结温度为主要研究目标,开展了传统固相法和溶胶-凝胶法制备的BaTiO₃基PTCR陶瓷的低温烧结研究工作,为了提高低温烧结PTCR陶瓷的性能,把添加烧结助剂以及烧结助剂改性作为主要技术途径。首先,采用传统固相法制备BaTiO₃基PTCR陶瓷,在1100℃合成BaB₂O₄烧结助剂的基础上进行PTCR陶瓷的低温烧结,研究BaB₂O₄烧结助剂添加对BaTiO₃基PTCR陶瓷低温烧结、显微结构和电性能的影响;指出添加适量的BaB₂O₄烧结助剂是获得较好的电性能的低温烧结PTCR陶瓷的前提。通过实验分析,在保证BaTiO₃基PTCR陶瓷低温烧结的基础上,为了降低BaTiO₃基PTCR陶瓷室温电阻率,在BaB₂O₄烧结助剂中加入SiO₂,研究BaO-B₂O₃-SiO₂烧结助剂中SiO₂对BaTiO₃基PTCR陶瓷晶界化学组成、显微结构和电性能的影响,提出由SiO₂添加的烧结助剂改性机理。实验结果表明,当添加含有5 mol%SiO₂的BaO-B₂O₃-SiO₂烧结助剂时,在1050℃保温3h下烧结的样品的室温电阻率为210Ω·cm,升阻比为1.5×10³。以降低BaTiO₃基PTCR陶瓷的烧结温度和提高PTCR效应为目的,研究BaO-B₂O₃-SiO₂烧结助剂与Mn加入方式对低温烧结特性的影响。在低温烧结过程中,研究BaO-B₂O₃-SiO₂-MnO烧结助剂添加对BaTiO₃基PTCR陶瓷低温烧结、显微结构和电性能的影响,添加含有0.06 mol%Mn的BaO-B₂O₃-SiO₂-MnO烧结助剂的样品在1050℃烧结,室温电阻率为306Ω·cm,升阻比值为4.23×10³。而且,对受主表面态密度与电性能关系进行了研究,并从理论上探讨了BaO-B₂O₃-SiO₂-MnO烧结助剂能降低室温电阻率和提高PTCR效应的原因。采用溶胶-凝胶法制备了性能优良的BaTiO₃基PTCR前驱粉体,利用BaB₂O₄烧结助剂,在此基础上研究烧结助剂对BaTiO₃系半导体纳米材料烧结特性、显微结构和电性能影响的规律。研究发现:在溶胶-凝胶法制备的纳米粉体中添加3mol%BaB₂O₄,在1050℃烧结,室温电阻率为160Ω·cm,升阻比为1.45×10⁴。