خواص نیمه هادی سرامیکی

ویژگی ها:

مقاومت سرامیک هایی با خواص نیمه هادی حدود 10-5 ~ 107ω.cm است و خواص نیمه هادی مواد سرامیکی را می توان با دوپینگ یا ایجاد عیوب شبکه ناشی از انحراف استوکیومتری به دست آورد. سرامیک هایی که از این روش استفاده می کنند شامل TiO2،

ZnO، CdS، BaTiO3، Fe2O3، Cr2O3 و SiC. ویژگی های مختلف ازسرامیک های نیمه هادیاین است که هدایت الکتریکی آنها با محیط تغییر می کند که می توان از آن برای ساخت انواع مختلف دستگاه های حساس سرامیکی استفاده کرد.

مانند سنسورهای حساس به حرارت، حساس به گاز، حساس به رطوبت، حساس به فشار، حساس به نور و سایر سنسورها. مواد اسپینل نیمه هادی مانند Fe3O4 با مواد اسپینل غیر رسانا مانند MgAl2O4 در محلول های جامد کنترل شده مخلوط می شوند.

MgCr2O4 و Zr2TiO4 را می توان به عنوان ترمیستور استفاده کرد که دستگاه های مقاومتی با دقت کنترل شده ای هستند که با دما تغییر می کنند. ZnO را می توان با افزودن اکسیدهایی مانند Bi، Mn، Co و Cr اصلاح کرد.

بیشتر این اکسیدها به صورت جامد در ZnO حل نمی‌شوند، اما روی مرز دانه‌ها انحراف پیدا می‌کنند تا یک لایه مانع ایجاد کنند تا مواد سرامیکی وریستور ZnO بدست آید و نوعی ماده با بهترین عملکرد در سرامیک‌های وریستور است.

دوپینگ SiC (مانند کربن سیاه انسان، پودر گرافیت) می تواند آماده شودمواد نیمه هادیبا پایداری دمای بالا، به عنوان عناصر گرمایش مقاومتی مختلف، یعنی میله های کربن سیلیکونی در کوره های الکتریکی با دمای بالا استفاده می شود. مقاومت و سطح مقطع SiC را کنترل کنید تا تقریباً به هر چیزی که می خواهید برسید

شرایط عملیاتی (تا 1500 درجه سانتیگراد)، افزایش مقاومت آن و کاهش سطح مقطع المنت حرارتی باعث افزایش گرمای تولیدی می شود. میله کربن سیلیکون در هوا واکنش اکسیداسیون رخ خواهد داد، استفاده از دما به طور کلی به 1600 درجه سانتیگراد زیر محدود می شود، نوع معمولی میله کربن سیلیکون

دمای کارکرد ایمن 1350 درجه سانتی گراد است. در SiC، یک اتم Si با یک اتم N جایگزین می شود، زیرا N دارای الکترون های بیشتری است، الکترون های اضافی وجود دارد و سطح انرژی آن نزدیک به نوار رسانش پایین است و به راحتی به نوار رسانایی می رسد، بنابراین این حالت انرژی سطح اهدا کننده، این نیمه نیز نامیده می شود

هادی ها نیمه هادی های نوع N یا نیمه هادی های رسانای الکترونیکی هستند. اگر از اتم Al در SiC برای جایگزینی اتم Si استفاده شود، به دلیل فقدان الکترون، حالت انرژی ماده تشکیل شده نزدیک به نوار الکترونی ظرفیت بالا است، پذیرش الکترون آسان است و بنابراین پذیرنده نامیده می شود.

سطح انرژی اصلی، که یک موقعیت خالی در باند ظرفیت باقی می گذارد که ممکن است الکترون ها را هدایت کند، زیرا موقعیت خالی مانند حامل بار مثبت عمل می کند، نیمه هادی نوع P یا نیمه هادی سوراخ نامیده می شود (H. Sarman, 1989).