Ievads pusvadītāju keramikā

Pusvadītāju keramika ir keramikas materiāli, kam piemīt pusvadītspējas īpašības, kuru elektriskā vadītspēja parasti svārstās no 10-6 līdz 10-5 S/m. Tā kā to vadītspēja būtiski mainās, reaģējot uz ārējiem apstākļiem, piemēram, temperatūru, gaismu, elektriskajiem laukiem un atmosfēras sastāvu, šī keramika var pārvērst vides fizisko daudzumu izmaiņas elektriskos signālos, padarot tos piemērotus dažādu veidu sensoru elementu ražošanai.

 

Pusvadītāju keramikas ražošanas procesa kopīga iezīme ir nepieciešamība veikt "pusvadītāju transformācijas" posmu. Šo transformāciju var panākt, leģējot ar dažādas valences joniem, lai aizstātu dažus jonus saimniekkristāla fāzē (piemēram, BaTiO3InBa2+quiltLa3+); tas rada režģa defektus un veido donora vai akceptora enerģijas līmeņus, kā rezultātā veidojas n-tipa vai p- tipa pusvadītāju keramika. Vēl viena metode ietver apdedzināšanas atmosfēras, saķepināšanas temperatūras un dzesēšanas procesa kontroli. Piemēram, oksidējoša atmosfēra var izraisīt skābekļa pārpalikumu, savukārt reducējoša atmosfēra var izraisīt skābekļa deficītu; šādi apstākļi izraisa savienojuma sastāva novirzi no stehiometrijas, tādējādi izraisot pusvadītāju uzvedību. Pusvadītāju keramikas sensoru materiāli piedāvā vienkāršus ražošanas procesus, zemas izmaksas, kompaktus izmērus un plašu pielietojumu klāstu. Varistora keramika ir keramika, ko raksturo ne-lineāra sprieguma{11}}strāvas attiecības-piemēri, piemēram, keramika uz silīcija karbīda un cinka oksīda{13}}bāzes. To pretestība mainās atkarībā no pielietotā sprieguma: pretestība ir ļoti augsta zem noteikta kritiskā sprieguma, bet strauji samazinās, kad šis slieksnis tiek pārsniegts. Cinka oksīda varistora keramika ir tipisks šīs kategorijas izstrādājums, ko galvenokārt izmanto pārsprieguma absorbcijai, augsta sprieguma stabilizācijai, sprieguma un strāvas ierobežošanai un pārsprieguma aizsardzībai.