Giới thiệu về gốm bán dẫn

Gốm bán dẫn là vật liệu gốm có đặc tính bán dẫn, với độ dẫn điện thường nằm trong khoảng từ 10-6 đến 10-5 S/m. Do độ dẫn điện của chúng thay đổi đáng kể để đáp ứng với các điều kiện bên ngoài - chẳng hạn như nhiệt độ, ánh sáng, điện trường và thành phần khí quyển - nên những loại gốm sứ này có thể chuyển đổi những thay đổi về đại lượng vật lý môi trường thành tín hiệu điện, khiến chúng phù hợp để sản xuất nhiều loại phần tử cảm biến khác nhau.

 

Đặc điểm chung của quy trình sản xuất gốm bán dẫn là cần có bước “chuyển đổi chất bán dẫn”. Sự biến đổi này có thể đạt được bằng cách pha tạp các ion có hóa trị khác nhau để thay thế một số ion trong pha tinh thể chủ (ví dụ: BaTiO3InBa2+quiltLa3+); điều này tạo ra các khuyết tật mạng và hình thành các mức năng lượng cho hoặc nhận, tạo ra gốm bán dẫn loại n- hoặc loại p{5}}. Một phương pháp khác liên quan đến việc kiểm soát môi trường nung, nhiệt độ thiêu kết và quá trình làm mát. Ví dụ, bầu không khí oxy hóa có thể gây ra tình trạng dư thừa oxy, trong khi bầu không khí khử có thể gây ra tình trạng thiếu oxy; những điều kiện như vậy làm cho thành phần của hợp chất lệch khỏi phép cân bằng hóa học, do đó tạo ra đặc tính bán dẫn. Vật liệu cảm biến gốm bán dẫn cung cấp quy trình sản xuất đơn giản, chi phí thấp, kích thước nhỏ gọn và nhiều ứng dụng. Gốm sứ biến đổi là loại gốm được đặc trưng bởi các mối quan hệ-điện áp{11}}dòng điện phi tuyến tính-ví dụ: bao gồm gốm silic cacbua và gốm oxit kẽm-. Điện trở suất của chúng thay đổi theo điện áp đặt vào: điện trở rất cao dưới một điện áp tới hạn nhất định nhưng giảm mạnh khi vượt quá ngưỡng đó. Gốm sứ biến trở oxit kẽm là sản phẩm điển hình trong danh mục này, được sử dụng chủ yếu để hấp thụ đột biến, ổn định điện áp cao, giới hạn điện áp và dòng điện cũng như bảo vệ quá điện áp.