Вступ до напівпровідникової кераміки

Напівпровідникова кераміка — це керамічні матеріали, які виявляють напівпровідникові властивості з електропровідністю, як правило, в межах від 10-6 до 10-5 См/м. Оскільки їх провідність значно змінюється у відповідь на зовнішні умови, такі як температура, світло, електричні поля та склад атмосфери, ця кераміка може перетворювати зміни фізичних величин навколишнього середовища в електричні сигнали, що робить її придатною для виготовлення різних типів чутливих елементів.

 

Загальною характеристикою процесу виробництва напівпровідникової кераміки є необхідність етапу "перетворення напівпровідника". Це перетворення може бути досягнуто легуванням іонами різної валентності для заміни деяких іонів у фазі основного кристала (наприклад, BaTiO3InBa2+quiltLa3+); це створює дефекти решітки та формує донорні або акцепторні енергетичні рівні, що призводить до напівпровідникової кераміки типу n- або p-типу. Інший метод передбачає контроль атмосфери випалу, температури спікання та процесу охолодження. Наприклад, окислювальна атмосфера може викликати надлишок кисню, тоді як відновна атмосфера може спричинити дефіцит кисню; такі умови призводять до того, що склад сполуки відхиляється від стехіометрії, тим самим викликаючи напівпровідникову поведінку. Напівпровідникові керамічні сенсорні матеріали пропонують прості процеси виробництва, низьку вартість, компактні розміри та широкий спектр застосувань. Варисторна кераміка – це кераміка, для якої характерні не-лінійні залежності напруги-струму-. Приклади включають кераміку на основі карбіду кремнію та-оксиду цинку. Їх питомий опір змінюється залежно від прикладеної напруги: опір дуже високий нижче певної критичної напруги, але різко падає, коли цей поріг перевищено. Варисторна кераміка з оксиду цинку є типовим продуктом у цій категорії, який використовується переважно для поглинання перенапруг, стабілізації високої-напруги, обмеження напруги та струму та захисту від перенапруги.