Úvod do polovodičové keramiky

Polovodičová keramika jsou keramické materiály, které vykazují polovodičové vlastnosti s elektrickou vodivostí typicky v rozmezí od 10-6 do 10-5 S/m. Protože se jejich vodivost výrazně mění v reakci na vnější podmínky – jako je teplota, světlo, elektrická pole a složení atmosféry – může tato keramika převádět změny fyzikálních veličin prostředí na elektrické signály, díky čemuž je vhodná pro výrobu různých typů snímacích prvků.

 

Společnou charakteristikou procesu výroby polovodičové keramiky je nutnost kroku "polovodičové transformace". Této transformace lze dosáhnout dotováním ionty různé mocnosti, které nahrazují některé ionty ve fázi hostitelského krystalu (například BaTiO3InBa2+quiltLa3+); to vytváří defekty mřížky a vytváří energetické hladiny donoru nebo akceptoru, což má za následek polovodičovou keramiku n-typu nebo p{5}}typu. Další způsob zahrnuje řízení vypalovací atmosféry, teploty slinování a procesu chlazení. Například oxidační atmosféra může vyvolat přebytek kyslíku, zatímco redukční atmosféra může způsobit nedostatek kyslíku; takové podmínky způsobují, že se složení sloučeniny odchyluje od stechiometrie, čímž se indukuje polovodičové chování. Polovodičové keramické snímací materiály nabízejí jednoduché výrobní procesy, nízké náklady, kompaktní rozměry a širokou škálu aplikací. Varistorová keramika je keramika charakterizovaná ne-lineárními napěťovými{11}}proudovými vztahy-. Příklady zahrnují keramiku na bázi karbidu křemíku a oxidu zinečnatého{13}}. Jejich měrný odpor se mění v závislosti na použitém napětí: odpor je velmi vysoký pod určitým kritickým napětím, ale prudce klesá, jakmile je tento práh překročen. Zinkoxidová varistorová keramika je typickým produktem v této kategorii, který se používá především pro absorpci přepětí, stabilizaci vysokého-napětí, omezování napětí a proudu a přepěťovou ochranu.