Bevezetés a félvezető kerámiába

A félvezető kerámiák olyan kerámia anyagok, amelyek félvezető tulajdonságokat mutatnak, elektromos vezetőképességük jellemzően 10-6 és 10-5 S/m között van. Mivel vezetőképességük jelentősen változik a külső körülmények – például hőmérséklet, fény, elektromos mezők és légköri összetétel – hatására, ezek a kerámiák a környezeti fizikai mennyiségek változásait elektromos jelekké alakíthatják, így alkalmasak különféle érzékelőelemek gyártására.

 

A félvezető kerámia gyártási folyamatának közös jellemzője a "félvezető átalakítás" lépésének szükségessége. Ezt az átalakítást úgy érhetjük el, hogy különböző vegyértékű ionokkal adalékolunk, hogy helyettesítsünk néhány iont a gazdakristályfázisban (például BaTiO3InBa2+quiltLa3+); ez rácshibákat hoz létre, és donor vagy akceptor energiaszinteket hoz létre, ami n- vagy p- típusú félvezető kerámiát eredményez. Egy másik módszer az égetési atmoszféra, a szinterezési hőmérséklet és a hűtési folyamat szabályozása. Például az oxidáló atmoszféra oxigénfelesleget, míg a redukáló atmoszféra oxigénhiányt okozhat; Az ilyen körülmények a vegyület összetételében eltérnek a sztöchiometriától, ezáltal félvezető viselkedést váltanak ki. A félvezető kerámia érzékelő anyagok egyszerű gyártási folyamatokat, alacsony költségeket, kompakt méretet és sokféle alkalmazást kínálnak. A varisztor-kerámiák olyan kerámiák, amelyeket nem-lineáris feszültség{11}}áramviszonyok- jellemeznek, például a szilícium-karbid és cink-oxid{13}}alapú kerámiák. Ellenállásuk az alkalmazott feszültség függvényében változik: az ellenállás egy bizonyos kritikus feszültség alatt nagyon magas, de a küszöb túllépése után meredeken csökken. A cink-oxid varisztor kerámia tipikus termék ebben a kategóriában, amelyet elsősorban túlfeszültség-elnyelésre,{16}}nagyfeszültség-stabilizálásra, feszültség- és áramkorlátozásra, valamint túlfeszültség elleni védelemre használnak.