مقدمه ای بر سرامیک های نیمه هادی

سرامیک های نیمه هادی مواد سرامیکی هستند که خاصیت نیمه هادی دارند و رسانایی الکتریکی معمولاً بین 10-6 تا 10- 5 S/m است. از آنجا که رسانایی آنها در واکنش به شرایط خارجی - مانند دما، نور، میدان های الکتریکی و ترکیب اتمسفر - به طور قابل توجهی تغییر می کند، این سرامیک ها می توانند تغییرات در مقادیر فیزیکی محیط را به سیگنال های الکتریکی تبدیل کنند و آنها را برای تولید انواع مختلف عناصر حسگر مناسب کنند.

 

ویژگی مشترک فرآیند تولید سرامیک نیمه هادی، ضرورت مرحله «تحول نیمه هادی» است. این دگرگونی را می‌توان با دوپینگ با یون‌هایی با ظرفیت‌های مختلف به‌منظور جایگزینی برخی از یون‌ها در فاز کریستال میزبان (به عنوان مثال، BaTiO3InBa2+quiltLa3+) به دست آورد. این باعث ایجاد عیوب شبکه می شود و سطوح انرژی دهنده یا گیرنده را تشکیل می دهد که در نتیجه سرامیک های نیمه هادی n-نوع یا p{5}}نوع ایجاد می شود. روش دیگر شامل کنترل اتمسفر پخت، دمای تف جوشی و فرآیند خنک سازی است. به عنوان مثال، یک جو اکسید کننده می تواند اکسیژن اضافی را القا کند، در حالی که یک جو کاهنده می تواند باعث کمبود اکسیژن شود. چنین شرایطی باعث می شود که ترکیب ترکیب از استوکیومتری منحرف شود و در نتیجه رفتار نیمه هادی القا شود. مواد حسگر سرامیکی نیمه هادی فرآیندهای تولید ساده، هزینه کم، اندازه فشرده و طیف وسیعی از کاربردها را ارائه می دهند. سرامیک‌های واریستور سرامیک‌هایی هستند که با{10}}ولتاژ خطی{11}}روابط جریانی{12} غیرخطی مشخص می‌شوند، مثلاً سرامیک‌های مبتنی بر کاربید سیلیکون و اکسید روی{13}}. مقاومت آنها با ولتاژ اعمال شده متفاوت است: مقاومت در زیر یک ولتاژ بحرانی خاص بسیار زیاد است، اما پس از تجاوز از آن آستانه، به شدت کاهش می یابد. سرامیک‌های وریستور اکسید روی یک محصول معمولی در این دسته هستند که عمدتاً برای جذب ولتاژ، تثبیت ولتاژ بالا، محدود کردن ولتاژ و جریان، و حفاظت از اضافه ولتاژ استفاده می‌شود.