Sissejuhatus pooljuhtkeraamikasse

Pooljuhtkeraamika on keraamilised materjalid, millel on pooljuhtivad omadused ja mille elektrijuhtivus on tavaliselt vahemikus 10-6 kuni 10-5 S/m. Kuna nende juhtivus muutub märkimisväärselt vastusena välistele tingimustele, nagu temperatuur, valgus, elektriväljad ja atmosfääri koostis, suudab see keraamika muuta keskkonna füüsikaliste suuruste muutused elektrilisteks signaalideks, muutes need sobivaks erinevat tüüpi sensorelementide tootmiseks.

 

Pooljuhtkeraamika tootmisprotsessi ühiseks tunnuseks on vajadus pooljuhtide teisendamise etapi järele. Selle teisenduse saab saavutada erineva valentsiga ioonidega dopinguga, et asendada mõned ioonid peremeeskristallifaasis (näiteks BaTiO3InBa2+quiltLa3+); see tekitab võre defekte ja moodustab doonori või aktseptori energiatasemed, mille tulemuseks on n-- või p--tüüpi pooljuhtkeraamika. Teine meetod hõlmab põletusatmosfääri, paagutamistemperatuuri ja jahutusprotsessi reguleerimist. Näiteks oksüdeeriv atmosfäär võib esile kutsuda hapniku liigse, samas kui redutseeriv atmosfäär võib põhjustada hapnikuvaegust; sellised tingimused põhjustavad ühendi koostise stöhhiomeetriast kõrvalekaldumist, indutseerides seeläbi pooljuhtimist. Pooljuhtkeraamilised sensormaterjalid pakuvad lihtsaid tootmisprotsesse, madalaid kulusid, kompaktset suurust ja laia valikut rakendusi. Varistorkeraamika on keraamika, mida iseloomustavad mitte-lineaarse pinge{11}}voolusuhted-. Näited hõlmavad ränikarbiidil ja tsinkoksiidil{13}}põhinevat keraamikat. Nende eritakistus varieerub sõltuvalt rakendatavast pingest: takistus on väga kõrge alla teatud kriitilise pinge, kuid langeb järsult, kui see lävi on ületatud. Tsinkoksiidi varistorkeraamika on selle kategooria tüüpiline toode, mida kasutatakse peamiselt liigpinge neelamiseks, kõrge{16}}pinge stabiliseerimiseks, pinge ja voolu piiramiseks ning ülepingekaitseks.