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半导体陶瓷
圖片來自百度

半导体陶瓷是指具有半导体特性、电导率约在10-6~105S/m的陶瓷。半导体陶瓷的电导率因外界条件(温度、光照、电场、气氛和温度等)的变化而发生显著的变化,因此可以将外界环境的物理量变化转变为电信号,制成各种用途的敏感元件

  • 外文名:Semiconductor ceramics
  • 特 性:半导体特性电导率10-6~105S/m
  • 制作工艺:工艺简单,成本低廉,体积小
  • 生产工艺特点:必须经过半导化过程

简介

半导体陶瓷生产工艺的共同特点是必须经过半导化过程。半导化过程可通过掺杂不等价离子取代部分主晶相离子(例如,BaTiO3中的Ba2+被La3+取代),使晶格产生缺陷,形成施主或受主能级,以得到n型或p型的半导体陶瓷。另一种方法是控制烧成气氛、烧结温度和冷却过程。例如氧化气氛可以造成氧过剩,还原气氛可以造成氧不足,这样可使化合物的组成偏离化学计量而达到半导化。半导体陶瓷敏感材料的生产工艺简单,成本低廉,体积小,用途广泛。压敏陶瓷,指伏安特性为非线性的陶瓷。如碳化硅氧化锌系陶瓷。它们的电阻率相对于电压是可变的,在某一临界电压下电阻值很高,超过这一临界电压则电阻急剧降低。典型产品是氧化锌压敏陶瓷,主要用于浪涌吸收、高压稳压、电压电流限制和过电压保护等方面 ;[1]

热敏陶瓷

又称热敏电阻陶瓷,指电导率随温度呈明显变化的陶瓷。有三种类型:①负温系数热敏电阻(简称NTC),如一些过渡金属如锰、铁、钴、镍等的氧化物半导体陶瓷,特点是随着温度升高,电阻呈指数减小。②正温系数热敏电阻(简称PTC),如掺杂的钛酸钡半导体陶瓷,特点是随着温度升高电阻增大,并在居里点有剧变。③剧变型热敏电阻(简称CTR),如氧化钒及其掺杂半导体陶瓷,具有负温系数,并在某一温度,电阻产生急剧变化,变化值可达3~4个数量级。热敏陶瓷主要用于温度补偿、温度测量、温度控制、火灾探测、过热保护和彩色电视机消磁等方面[2]

光敏陶瓷

指具有光电导或光生伏特效应的陶瓷。如硫化镉碲化镉砷化镓磷化铟锗酸铋等陶瓷或单晶。当光照射到它的表面时电导增加。主要用作自动控制的光开关太阳能电池等。 半导体陶瓷

气敏陶瓷

指电导率随着所接触气体分子的种类不同而变化的陶瓷。如氧化锌氧化锡氧化铁五氧化二钒氧化锆氧化镍氧化钴等系统的陶瓷。主要用于对不同气体进行检漏、防灾报警及测量等方面[3]

湿敏陶瓷

指电导率随湿度呈明显变化的陶瓷。如四氧化三铁氧化钛、氧化钾-氧化铁、铬酸镁-氧化钛及氧化锌-氧化锂-氧化钒等系统的陶瓷。它们的电导率对水特别敏感,适宜用作湿度的测量和控制。

控制系统已经愈益系统化,需要能够检测两种或几种物理和化学参数,并给出互不干扰电信号的多功能敏感元件。适应这种需要的湿度-气体敏感陶瓷和温度-湿度敏感陶瓷等多功能敏感陶瓷正在研制中 。

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参考文献