คุณสมบัติเซมิคอนดักเตอร์เซรามิก

คุณสมบัติ:

ความต้านทานของเซรามิกที่มีคุณสมบัติเซมิคอนดักเตอร์อยู่ที่ประมาณ 10-5~ 107ω.cm และคุณสมบัติเซมิคอนดักเตอร์ของวัสดุเซรามิกสามารถรับได้โดยการเติมหรือทำให้เกิดข้อบกพร่องขัดแตะที่เกิดจากการเบี่ยงเบนปริมาณสัมพันธ์ เซรามิกส์ที่ใช้วิธีนี้ได้แก่ TiO2,

ZnO, CdS, BaTiO3, Fe2O3, Cr2O3 และ SiC ลักษณะที่แตกต่างของเซรามิกเซมิคอนดักเตอร์คือค่าการนำไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงไปตามสภาพแวดล้อม ซึ่งสามารถนำมาใช้สร้างอุปกรณ์ที่ไวต่อเซรามิกประเภทต่างๆ ได้

เช่น ไวต่อความร้อน ไวต่อก๊าซ ไวต่อความชื้น ไวต่อแรงกด ไวต่อแสง และเซ็นเซอร์อื่นๆ วัสดุสปิเนลสารกึ่งตัวนำ เช่น Fe3O4 ถูกผสมกับวัสดุสปิเนลที่ไม่ใช่ตัวนำ เช่น MgAl2O4 ในสารละลายของแข็งควบคุม

MgCr2O4 และ Zr2TiO4 สามารถใช้เป็นเทอร์มิสเตอร์ ซึ่งเป็นอุปกรณ์ต้านทานที่ได้รับการควบคุมอย่างระมัดระวังซึ่งแปรผันตามอุณหภูมิ ZnO สามารถแก้ไขได้โดยการเติมออกไซด์ เช่น Bi, Mn, Co และ Cr

ออกไซด์เหล่านี้ส่วนใหญ่ไม่ได้ละลายอย่างแน่นหนาใน ZnO แต่เกิดการโก่งตัวของขอบเขตเกรนจนกลายเป็นชั้นกั้น เพื่อให้ได้วัสดุเซรามิกวาริสเตอร์ ZnO และเป็นวัสดุชนิดหนึ่งที่มีประสิทธิภาพดีที่สุดในเซรามิกวาริสเตอร์

สามารถเตรียมสารเติม SiC (เช่น คาร์บอนแบล็คของมนุษย์ ผงกราไฟท์) ได้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์มีเสถียรภาพที่อุณหภูมิสูง ใช้เป็นองค์ประกอบความร้อนต้านทานต่าง ๆ นั่นคือ แท่งคาร์บอนซิลิคอนในเตาไฟฟ้าที่มีอุณหภูมิสูง ควบคุมความต้านทานและหน้าตัดของ SiC เพื่อให้ได้เกือบทุกอย่างที่ต้องการ

สภาพการทำงาน (สูงถึง 1,500 ° C) การเพิ่มความต้านทานและลดส่วนตัดขวางขององค์ประกอบความร้อนจะเพิ่มความร้อนที่เกิดขึ้น แท่งคาร์บอนซิลิคอนในอากาศจะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่น โดยทั่วไปการใช้อุณหภูมิจะถูกจำกัดไว้ที่ 1600°C ด้านล่าง ซึ่งเป็นแท่งคาร์บอนซิลิคอนชนิดธรรมดา

อุณหภูมิในการทำงานที่ปลอดภัยคือ 1350°C ใน SiC อะตอม Si จะถูกแทนที่ด้วยอะตอม N เนื่องจาก N มีอิเล็กตรอนมากกว่า มีอิเล็กตรอนมากเกินไป และระดับพลังงานของมันจะใกล้เคียงกับแถบการนำไฟฟ้าที่ต่ำกว่า และง่ายต่อการยกขึ้นไปที่แถบการนำไฟฟ้า ดังนั้นสถานะพลังงานนี้ เรียกอีกอย่างว่าระดับผู้บริจาคครึ่งหนึ่งนี้

ตัวนำเป็นสารกึ่งตัวนำชนิด N หรือสารกึ่งตัวนำไฟฟ้า หากอะตอม Al ถูกใช้ใน SiC เพื่อแทนที่อะตอม Si เนื่องจากขาดอิเล็กตรอน สถานะพลังงานของวัสดุที่เกิดขึ้นจะอยู่ใกล้กับแถบเวเลนซ์อิเล็กตรอนด้านบน จึงสามารถยอมรับอิเล็กตรอนได้ง่าย และด้วยเหตุนี้จึงเรียกว่าตัวยอมรับ

ระดับพลังงานหลักซึ่งเหลือตำแหน่งว่างในแถบเวเลนซ์ที่อาจนำอิเล็กตรอนได้เนื่องจากตำแหน่งว่างทำหน้าที่เหมือนกับตัวพาประจุบวก เรียกว่าเซมิคอนดักเตอร์ชนิด P หรือเซมิคอนดักเตอร์แบบรู (H. Sarman,1989)