Ιδιότητες κεραμικών ημιαγωγών

Χαρακτηριστικά:

Η ειδική αντίσταση κεραμικών με ημιαγωγικές ιδιότητες είναι περίπου 10-5~ 107ω.cm και οι ημιαγωγικές ιδιότητες των κεραμικών υλικών μπορούν να ληφθούν με ντόπινγκ ή πρόκληση ελαττωμάτων πλέγματος που προκαλούνται από στοιχειομετρική απόκλιση. Τα κεραμικά που χρησιμοποιούν αυτή τη μέθοδο περιλαμβάνουν TiO2,

ZnO, CdS, BaTiO3, Fe2O3, Cr2O3 και SiC. Τα διαφορετικά χαρακτηριστικά τουκεραμικά ημιαγωγώνείναι ότι η ηλεκτρική τους αγωγιμότητα αλλάζει με το περιβάλλον, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή διαφόρων τύπων κεραμικών ευαίσθητων συσκευών.

Όπως ευαίσθητοι στη θερμότητα, ευαίσθητοι σε αέρια, ευαίσθητοι στην υγρασία, ευαίσθητοι στην πίεση, ευαίσθητοι στο φως και άλλοι αισθητήρες. Τα υλικά σπινελών ημιαγωγών, όπως το Fe3O4, αναμιγνύονται με μη αγώγιμα υλικά σπινελίου, όπως το MgAl2O4, σε ελεγχόμενα στερεά διαλύματα.

Τα MgCr2O4 και Zr2TiO4 μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως θερμίστορ, τα οποία είναι προσεκτικά ελεγχόμενες συσκευές αντίστασης που ποικίλλουν ανάλογα με τη θερμοκρασία. Το ZnO μπορεί να τροποποιηθεί προσθέτοντας οξείδια όπως Bi, Mn, Co και Cr.

Τα περισσότερα από αυτά τα οξείδια δεν διαλύονται στερεά σε ZnO, αλλά εκτρέπονται στο όριο του κόκκου για να σχηματίσουν ένα στρώμα φραγμού, έτσι ώστε να ληφθούν κεραμικά υλικά βαρίστορ ZnO, και είναι ένα είδος υλικού με την καλύτερη απόδοση στα κεραμικά βαρίστορ.

Το ντόπινγκ SiC (όπως η ανθρώπινη αιθάλη, η σκόνη γραφίτη) μπορεί να προετοιμαστείυλικά ημιαγωγώνμε σταθερότητα σε υψηλή θερμοκρασία, που χρησιμοποιούνται ως θερμαντικά στοιχεία διαφόρων αντιστάσεων, δηλαδή ράβδοι άνθρακα πυριτίου σε ηλεκτρικούς κλιβάνους υψηλής θερμοκρασίας. Ελέγξτε την ειδική αντίσταση και τη διατομή του SiC για να επιτύχετε σχεδόν οτιδήποτε επιθυμείτε

Οι συνθήκες λειτουργίας (έως 1500 ° C), η αύξηση της ειδικής αντίστασής του και η μείωση της διατομής του θερμαντικού στοιχείου θα αυξήσουν τη θερμότητα που παράγεται. Ράβδος άνθρακα πυριτίου στον αέρα θα συμβεί αντίδραση οξείδωσης, η χρήση της θερμοκρασίας περιορίζεται γενικά στους 1600°C κάτω, ο συνηθισμένος τύπος ράβδου άνθρακα πυριτίου

Η ασφαλής θερμοκρασία λειτουργίας είναι 1350°C. Στο SiC, ένα άτομο Si αντικαθίσταται από ένα άτομο Ν, επειδή το Ν έχει περισσότερα ηλεκτρόνια, υπάρχουν περίσσεια ηλεκτρόνια και το ενεργειακό του επίπεδο είναι κοντά στην κατώτερη ζώνη αγωγιμότητας και είναι εύκολο να ανέβει στη ζώνη αγωγιμότητας, επομένως αυτή η ενεργειακή κατάσταση ονομάζεται επίσης επίπεδο δότη, αυτό το μισό

Οι αγωγοί είναι ημιαγωγοί τύπου Ν ή ηλεκτρονικά αγώγιμοι ημιαγωγοί. Εάν ένα άτομο Al χρησιμοποιείται σε SiC για να αντικαταστήσει ένα άτομο Si, λόγω έλλειψης ηλεκτρονίου, η κατάσταση ενέργειας του σχηματιζόμενου υλικού είναι κοντά στην παραπάνω ζώνη ηλεκτρονίων σθένους, είναι εύκολο να δεχτούν ηλεκτρόνια και επομένως ονομάζεται αποδεκτό

Το κύριο επίπεδο ενέργειας, το οποίο αφήνει μια κενή θέση στη ζώνη σθένους που μπορεί να άγει ηλεκτρόνια επειδή η κενή θέση δρα το ίδιο με τον φορέα θετικού φορτίου, ονομάζεται ημιαγωγός τύπου P ή ημιαγωγός οπών (H. Sarman, 1989).