半導(dǎo)體陶瓷是指具有半導(dǎo)體特性、電導(dǎo)率約在10-6~105S/m的陶瓷。半導(dǎo)體陶瓷的電導(dǎo)率因外界條件(溫度、光照、電場(chǎng)、氣氛和溫度等)的變化而發(fā)生顯著的變化,因此可以將外界環(huán)境的物理量變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),制成各種用途的敏感元件。
中文名
半導(dǎo)體陶瓷
外文名
Semiconductor ceramics
特 性
半導(dǎo)體特性
電導(dǎo)率
10-6~105S/m
用 途
制成各種用途的敏感元件
制作工藝
工藝簡(jiǎn)單,成本低廉,體積小
生產(chǎn)工藝特點(diǎn)
必須經(jīng)過(guò)半導(dǎo)化過(guò)程
目錄
1 簡(jiǎn)介
2 熱敏陶瓷
3 光敏陶瓷
4 氣敏陶瓷
5 濕敏陶瓷
半導(dǎo)體陶瓷簡(jiǎn)介
半導(dǎo)體陶瓷生產(chǎn)工藝的共同特點(diǎn)是必須經(jīng)過(guò)半導(dǎo)化過(guò)程。半導(dǎo)化過(guò)程可通過(guò)摻雜不等價(jià)離子取代部分主晶相離子(例如,BaTiO3中的Ba2+被La3+取代),使晶格產(chǎn)生缺陷,形成施主或受主能級(jí),以得到n型或p型的半導(dǎo)體陶瓷。另一種方法是控制燒成氣氛、燒結(jié)溫度和冷卻過(guò)程。例如氧化氣氛可以造成氧過(guò)剩,還原氣氛可以造成氧不足,這樣可使化合物的組成偏離化學(xué)計(jì)量而達(dá)到半導(dǎo)化。半導(dǎo)體陶瓷敏感材料的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,成本低廉,體積小,用途廣泛。壓敏陶瓷,指伏安特性為非線(xiàn)性的陶瓷。如碳化硅、氧化鋅系陶瓷。它們的電阻率相對(duì)于電壓是可變的,在某一臨界電壓下電阻值很高,超過(guò)這一臨界電壓則電阻急劇降低。典型產(chǎn)品是氧化鋅壓敏陶瓷,主要用于浪涌吸收、高壓穩(wěn)壓、電壓電流限制和過(guò)電壓保護(hù)等方面 [1] 。
半導(dǎo)體陶瓷熱敏陶瓷
又稱(chēng)熱敏電阻陶瓷,指電導(dǎo)率隨溫度呈明顯變化的陶瓷。有三種類(lèi)型:①負(fù)溫系數(shù)熱敏電阻(簡(jiǎn)稱(chēng)NTC),如一些過(guò)渡金屬如錳、鐵、鈷、鎳等的氧化物半導(dǎo)體陶瓷,特點(diǎn)是隨著溫度升高,電阻呈指數(shù)減小。②正溫系數(shù)熱敏電阻(簡(jiǎn)稱(chēng)PTC),如摻雜的鈦酸鋇半導(dǎo)體陶瓷,特點(diǎn)是隨著溫度升高電阻增大,并在居里點(diǎn)有劇變。③劇變型熱敏電阻(簡(jiǎn)稱(chēng)CTR),如氧化釩及其摻雜半導(dǎo)體陶瓷,具有負(fù)溫系數(shù),并在某一溫度,電阻產(chǎn)生急劇變化,變化值可達(dá)3~4個(gè)數(shù)量級(jí)。熱敏陶瓷主要用于溫度補(bǔ)償、溫度測(cè)量、溫度控制、火災(zāi)探測(cè)、過(guò)熱保護(hù)和彩色電視機(jī)消磁等方面 [2] 。
半導(dǎo)體陶瓷光敏陶瓷
指具有光電導(dǎo)或光生伏應(yīng)的陶瓷。如硫化鎘、碲化鎘、砷化鎵、磷化銦、鍺酸鉍等陶瓷或單晶。當(dāng)光照射到它的表面時(shí)電導(dǎo)增加。主要用作自動(dòng)控制的光開(kāi)關(guān)和太陽(yáng)能電池等。 半導(dǎo)體陶瓷。
半導(dǎo)體陶瓷氣敏陶瓷
指電導(dǎo)率隨著所接觸氣體分子的種類(lèi)不同而變化的陶瓷。如氧化鋅、氧化錫、氧化鐵、、氧化鋯、氧化鎳和氧化鈷等系統(tǒng)的陶瓷。主要用于對(duì)不同氣體進(jìn)行檢漏、防災(zāi)報(bào)警及測(cè)量等方面 [3] 。
半導(dǎo)體陶瓷濕敏陶瓷
指電導(dǎo)率隨濕度呈明顯變化的陶瓷。如四氧化三鐵、氧化鈦、氧化鉀-氧化鐵、鉻酸鎂-氧化鈦及氧化鋅-氧化鋰-氧化釩等系統(tǒng)的陶瓷。它們的電導(dǎo)率對(duì)水特別敏感,適宜用作濕度的測(cè)量和控制。
控制系統(tǒng)已經(jīng)愈益系統(tǒng)化,需要能夠檢測(cè)兩種或幾種物理和化學(xué)參數(shù),并給出互不干擾電信號(hào)的多功能敏感元件。適應(yīng)這種需要的濕度-氣體敏感陶瓷和溫度-濕度敏感陶瓷等多功能敏感陶瓷正在研制中 [2]
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