Introducere în ceramica semiconductoare

Ceramica semiconductoare este materiale ceramice care prezintă proprietăți semiconductoare, cu conductivitate electrică variind de obicei între 10-6 și 10-5 S/m. Deoarece conductivitatea lor se modifică semnificativ ca răspuns la condițiile externe - cum ar fi temperatura, lumina, câmpurile electrice și compoziția atmosferică - aceste ceramice pot transforma modificările cantităților fizice ale mediului în semnale electrice, făcându-le potrivite pentru fabricarea diferitelor tipuri de elemente de detectare.

 

O caracteristică comună a procesului de fabricare a ceramicii semiconductoare este necesitatea unei etape de „transformare semiconductoare”. Această transformare poate fi realizată prin dopare cu ioni de valență diferită pentru a înlocui unii dintre ionii din faza de cristal gazdă (de exemplu, BaTiO3InBa2+quiltLa3+); aceasta creează defecte ale rețelei și formează niveluri de energie donor sau acceptor, rezultând ceramică semiconductoare de tip n- sau p-. O altă metodă implică controlul atmosferei de ardere, a temperaturii de sinterizare și a procesului de răcire. De exemplu, o atmosferă oxidantă poate induce exces de oxigen, în timp ce o atmosferă reducătoare poate provoca deficiență de oxigen; astfel de condiții fac ca compoziția compusului să devieze de la stoichiometrie, inducând astfel un comportament semiconductor. Materialele de detectare ceramice semiconductoare oferă procese simple de fabricație, costuri reduse, dimensiuni compacte și o gamă largă de aplicații. Ceramica cu varistor este ceramică caracterizată prin relații ne-liniare de tensiune-curent-exemplele includ ceramica pe bază de carbură de siliciu și oxid de zinc-. Rezistivitatea lor variază în funcție de tensiunea aplicată: rezistența este foarte mare sub o anumită tensiune critică, dar scade brusc odată ce acest prag este depășit. Ceramica cu varistori cu oxid de zinc este un produs tipic din această categorie, utilizat în principal pentru absorbția supratensiunii, stabilizarea-tensiunii înalte, limitarea tensiunii și curentului și protecție la supratensiune.