Uvod u poluvodičku keramiku

Poluvodička keramika je keramički materijal koji pokazuje svojstva poluvodiča, s električnom vodljivošću obično u rasponu od 10-6 do 10-5 S/m. Budući da se njihova vodljivost značajno mijenja kao odgovor na vanjske uvjete - kao što su temperatura, svjetlost, električna polja i sastav atmosfere - ova keramika može pretvoriti promjene fizičkih veličina u okolišu u električne signale, što ih čini prikladnima za proizvodnju različitih vrsta senzorskih elemenata.

 

Zajednička karakteristika procesa proizvodnje poluvodičke keramike je nužnost koraka "poluvodičke transformacije". Ova se transformacija može postići dopiranjem s ionima različite valencije kako bi se zamijenili neki od iona u fazi kristala domaćina (na primjer, BaTiO3InBa2+quiltLa3+); ovo stvara defekte rešetke i formira donorske ili akceptorske energetske razine, što rezultira poluvodičkom keramikom tipa n- ili p-tipa. Druga metoda uključuje kontrolu atmosfere pečenja, temperature sinteriranja i procesa hlađenja. Na primjer, oksidirajuća atmosfera može izazvati višak kisika, dok redukcijska atmosfera može uzrokovati manjak kisika; takvi uvjeti uzrokuju odstupanje sastava spoja od stehiometrije, čime induciraju ponašanje poluvodiča. Poluvodički keramički senzorski materijali nude jednostavne proizvodne procese, niske troškove, kompaktnu veličinu i širok raspon primjena. Varistorska keramika je keramika koju karakteriziraju ne-linearni odnosi napona-struja-primjeri uključuju keramiku na bazi silicij karbida i-cink oksida. Njihov otpor varira s primijenjenim naponom: otpor je vrlo visok ispod određenog kritičnog napona, ali naglo pada nakon što se taj prag prekorači. Varistorska keramika od cinkovog oksida tipičan je proizvod u ovoj kategoriji, prvenstveno se koristi za apsorpciju prenapona, stabilizaciju visokog-napona, ograničavanje napona i struje i zaštitu od prenapona.