Uvod u poluvodičku keramiku

Poluprovodnička keramika je keramički materijal koji pokazuje poluvodička svojstva, sa električnom provodljivošću koja se obično kreće od 10-6 do 10-5 S/m. Budući da se njihova provodljivost značajno mijenja kao odgovor na vanjske uvjete – kao što su temperatura, svjetlost, električna polja i sastav atmosfere – ova keramika može pretvoriti promjene fizičkih veličina okoline u električne signale, što ih čini pogodnim za proizvodnju različitih tipova senzorskih elemenata.

 

Zajednička karakteristika procesa proizvodnje poluvodičke keramike je neophodnost koraka "transformacije poluvodiča". Ova transformacija se može postići dopiranjem jonima različite valencije da bi se zamijenili neki od jona u kristalnoj fazi domaćina (na primjer, BaTiO3InBa2+quiltLa3+); ovo stvara defekte rešetke i formira nivoe energije donora ili akceptora, što rezultira n-tipom ili p-tipom poluvodičke keramike. Druga metoda uključuje kontrolu atmosfere pečenja, temperature sinterovanja i procesa hlađenja. Na primjer, oksidirajuća atmosfera može izazvati višak kisika, dok redukujuća atmosfera može uzrokovati nedostatak kisika; takvi uslovi uzrokuju da sastav jedinjenja odstupa od stehiometrije, izazivajući tako poluprovodno ponašanje. Poluvodički keramički senzorski materijali nude jednostavne proizvodne procese, niske troškove, kompaktnu veličinu i širok spektar primjena. Varistorska keramika je keramika koju karakteriziraju ne-nelinearni naponski{11}}odnosi struje-primjeri uključuju keramiku na bazi silicijum karbida i cink oksida-. Njihova otpornost varira s primijenjenim naponom: otpor je vrlo visok ispod određenog kritičnog napona, ali naglo opada kada se taj prag premaši. Keramika varistora od cink oksida je tipičan proizvod u ovoj kategoriji, koji se prvenstveno koristi za apsorpciju prenapona, stabilizaciju visokog{16}}napona, ograničavanje napona i struje i zaštitu od prenapona.