半導体セラミックス入門

半導体セラミックは半導体特性を示すセラミック材料であり、通常、導電率は 10-6 ～ 10-5 S/m の範囲です。これらのセラミックスは、温度、光、電場、大気組成などの外部条件に応じて導電率が大きく変化するため、環境物理量の変化を電気信号に変換することができ、各種センシング素子の製造に適しています。

 

半導体セラミック製造プロセスの共通の特徴は、「半導体変換」ステップの必要性です。この変換は、異なる価数のイオンをドーピングしてホスト結晶相の一部のイオンを置換することで実現できます (例: BaTiO3InBa2+quiltLa3+)。これにより格子欠陥が生じ、ドナーまたはアクセプタのエネルギー準位が形成され、n- 型または p- 型の半導体セラミックが生成されます。焼成雰囲気、焼結温度、冷却プロセスを制御する方法もあります。たとえば、酸化雰囲気は酸素過剰を引き起こす可能性があり、還元雰囲気は酸素欠乏を引き起こす可能性があります。このような条件では、化合物の組成が化学量論から逸脱し、それによって半導体の挙動が引き起こされます。半導体セラミックセンシング材料は、単純な製造プロセス、低コスト、コンパクトなサイズ、および幅広い用途を提供します。バリスタ セラミックは、非線形電圧-電流関係-を特徴とするセラミックです。例には、炭化ケイ素や酸化亜鉛-ベースのセラミックが含まれます。それらの抵抗率は印加電圧によって変化します。抵抗は特定の臨界電圧以下では非常に高くなりますが、そのしきい値を超えると急激に低下します。酸化亜鉛バリスタ セラミックはこのカテゴリの代表的な製品で、主にサージ吸収、高電圧安定化、電圧と電流の制限、過電圧保護に使用されます。-