Tính chất bán dẫn gốm

Đặc trưng:

Điện trở suất của gốm có đặc tính bán dẫn là khoảng 10-5 ~ 107ω.cm, và đặc tính bán dẫn của vật liệu gốm có thể thu được bằng cách pha tạp hoặc gây ra khuyết tật mạng do độ lệch cân bằng hóa học. Gốm sứ sử dụng phương pháp này bao gồm TiO2,

ZnO, CdS, BaTiO3, Fe2O3, Cr2O3 và SiC. Những đặc điểm khác nhau củagốm bán dẫnlà độ dẫn điện của chúng thay đổi theo môi trường, điều này có thể được sử dụng để chế tạo nhiều loại thiết bị gốm nhạy cảm khác nhau.

Chẳng hạn như nhạy cảm với nhiệt, nhạy cảm với khí, nhạy cảm với độ ẩm, nhạy cảm với áp suất, nhạy cảm với ánh sáng và các cảm biến khác. Vật liệu Spinel bán dẫn, chẳng hạn như Fe3O4, được trộn với vật liệu Spinel không dẫn điện, chẳng hạn như MgAl2O4, trong dung dịch rắn được kiểm soát.

MgCr2O4 và Zr2TiO4 có thể được sử dụng làm nhiệt điện trở, là thiết bị điện trở được kiểm soát cẩn thận và thay đổi theo nhiệt độ. ZnO có thể được biến tính bằng cách thêm các oxit như Bi, Mn, Co và Cr.

Hầu hết các oxit này không hòa tan rắn trong ZnO mà bị lệch trên ranh giới hạt để tạo thành một lớp rào cản, để thu được vật liệu gốm biến trở ZnO và là loại vật liệu có hiệu suất tốt nhất trong gốm biến trở.

Doping SiC (chẳng hạn như than đen của con người, bột than chì) có thể chuẩn bịvật liệu bán dẫnvới độ ổn định nhiệt độ cao, được sử dụng làm các bộ phận làm nóng điện trở khác nhau, nghĩa là các thanh carbon silicon trong lò điện nhiệt độ cao. Kiểm soát điện trở suất và tiết diện của SiC để đạt được hầu hết mọi điều mong muốn

Điều kiện hoạt động (lên đến 1500 ° C), tăng điện trở suất và giảm tiết diện của bộ phận làm nóng sẽ làm tăng nhiệt sinh ra. Thanh carbon silicon trong không khí sẽ xảy ra phản ứng oxy hóa, việc sử dụng nhiệt độ thường được giới hạn ở mức 1600 ° C dưới đây, loại thanh carbon silicon thông thường

Nhiệt độ hoạt động an toàn là 1350°C. Trong SiC, nguyên tử Si được thay thế bằng nguyên tử N, do N có nhiều electron hơn, có nhiều electron hơn và mức năng lượng của nó gần với vùng dẫn thấp hơn và dễ nâng lên vùng dẫn nên trạng thái năng lượng này còn gọi là cấp độ nhà tài trợ, nửa này

Chất dẫn điện là chất bán dẫn loại N hoặc chất bán dẫn dẫn điện tử. Nếu dùng nguyên tử Al trong SiC để thay thế nguyên tử Si, do thiếu electron nên trạng thái năng lượng của vật chất hình thành gần với dải electron hóa trị ở trên nên dễ dàng nhận electron nên gọi là chất nhận.

Mức năng lượng chính để lại một vị trí trống trong dải hóa trị có thể dẫn điện tử vì vị trí trống hoạt động giống như chất mang điện tích dương, được gọi là chất bán dẫn loại P hoặc chất bán dẫn lỗ trống (H. Sarman, 1989).