Johdatus puolijohtavaan keramiikkaan

Puolijohdekeraamit ovat keraamisia materiaaleja, joilla on puolijohtavia ominaisuuksia ja joiden sähkönjohtavuus vaihtelee tyypillisesti välillä 10-6 - 10-5 S/m. Koska niiden johtavuus muuttuu merkittävästi ulkoisten olosuhteiden, kuten lämpötilan, valon, sähkökenttien ja ilmakehän koostumuksen, vaikutuksesta, nämä keramiikkamateriaalit voivat muuntaa ympäristön fysikaalisten määrien muutokset sähköisiksi signaaleiksi, mikä tekee niistä sopivia erityyppisten anturielementtien valmistukseen.

 

Puolijohdekeraamisen valmistusprosessin yhteinen piirre on "puolijohdemuunnos"-vaiheen välttämättömyys. Tämä muunnos voidaan saavuttaa dopingilla eri valenssisilla ioneilla korvaamaan jotkin isäntäkidefaasin ionit (esimerkiksi BaTiO3InBa2+quiltLa3+); tämä luo hilavirheitä ja muodostaa luovuttajan tai vastaanottajan energiatasoja, mikä johtaa n-- tai p--tyypin puolijohdekeramiikkaan. Toinen menetelmä sisältää polttoilman, sintrauslämpötilan ja jäähdytysprosessin säätelyn. Esimerkiksi hapettava ilmakehä voi aiheuttaa happiylimäärää, kun taas pelkistävä ilmakehä voi aiheuttaa hapenpuutetta; tällaiset olosuhteet aiheuttavat yhdisteen koostumuksen poikkeamisen stoikiometriasta, mikä indusoi puolijohtavaa käyttäytymistä. Puolijohdekeraamiset anturimateriaalit tarjoavat yksinkertaisia ​​valmistusprosesseja, alhaiset kustannukset, kompaktin koon ja laajan valikoiman sovelluksia. Varistorikeramiikka on keramiikkaa, jolle on tunnusomaista ei--lineaariset jännite{11}}virtasuhteet-. Esimerkkejä ovat piikarbidi- ja sinkkioksidi{13}}pohjaiset keramiikka. Niiden resistiivisyys vaihtelee käytetyn jännitteen mukaan: resistanssi on erittäin korkea alle tietyn kriittisen jännitteen, mutta laskee jyrkästi, kun kynnys ylittyy. Sinkkioksidivaristor-keramiikka on tyypillinen tuote tässä luokassa, ja sitä käytetään ensisijaisesti ylijänniteabsorptioon, korkean{16}}jännitteen stabilointiin, jännitteen ja virran rajoittamiseen sekä ylijännitesuojaukseen.