Introducció a la Ceràmica Semiconductora

Les ceràmiques semiconductors són materials ceràmics que presenten propietats semiconductors, amb una conductivitat elèctrica que normalment oscil·la entre 10-6 i 10-5 S/m. Com que la seva conductivitat canvia significativament en resposta a condicions externes, com ara la temperatura, la llum, els camps elèctrics i la composició atmosfèrica, aquestes ceràmiques poden convertir els canvis en les quantitats físiques ambientals en senyals elèctrics, fent-les adequades per a la fabricació de diversos tipus d'elements sensors.

 

Una característica comuna del procés de fabricació de ceràmica de semiconductors és la necessitat d'un pas de "transformació semiconductora". Aquesta transformació es pot aconseguir dopant amb ions de diferent valència per substituir alguns dels ions de la fase de cristall hoste (per exemple, BaTiO3InBa2+quiltLa3+); això crea defectes de gelosia i forma nivells d'energia donant o acceptor, donant lloc a ceràmiques semiconductors de tipus n-o p-. Un altre mètode consisteix a controlar l'atmosfera de cocció, la temperatura de sinterització i el procés de refredament. Per exemple, una atmosfera oxidant pot induir un excés d'oxigen, mentre que una atmosfera reductora pot provocar deficiència d'oxigen; aquestes condicions fan que la composició del compost es desviï de l'estequiometria, induint així un comportament semiconductor. Els materials de detecció de ceràmica semiconductors ofereixen processos de fabricació senzills, costos baixos, mida compacta i una àmplia gamma d'aplicacions. Les ceràmiques de varistor són ceràmiques caracteritzades per relacions de corrent no-de tensió-lineal-. Els exemples inclouen ceràmiques basades en carbur de silici i òxid de zinc-. La seva resistivitat varia amb la tensió aplicada: la resistència és molt alta per sota d'un determinat voltatge crític, però disminueix bruscament un cop superat aquest llindar. La ceràmica varistor d'òxid de zinc és un producte típic d'aquesta categoria, que s'utilitza principalment per a l'absorció de sobretensions, l'estabilització d'alta-tensió, la limitació de tensió i corrent i la protecció contra sobretensions.