전도성 세라믹, 구조가 변형되어 전기 전도체 역할을하는 고급 산업용 재료.
세라믹 재료의 잘 알려진 물리적 특성 (경도, 압축 강도, 취성) 외에도 전기 저항력이 있습니다. 대부분의 세라믹은 전류의 흐름에 저항하기 때문에 도자기와 같은 세라믹 재료는 전통적으로 전기 절연체로 만들어졌습니다. 그러나 일부 세라믹은 우수한 전기 전도체입니다. 이 도체의 대부분은 첨단 세라믹이며, 현대 재료로, 분말에서 제품으로의 제작을 정밀하게 제어하여 속성이 수정됩니다. 고급 세라믹의 특성 및 제조는 고급 세라믹 기사에 설명되어 있습니다. 이 기사는 여러 전기 전도성 고급 세라믹의 특성과 응용에 대한 조사를 제공합니다.
대부분의 세라믹에서 저항의 원인은 기사 세라믹 구성 및 특성에 설명되어 있습니다. 이 기사의 목적을 위해, 세라믹에서 전도성의 기원은 간략하게 설명 될 수있다. 대부분의 재료와 마찬가지로 세라믹의 전기 전도도는 전자 및 이온의 두 가지 유형입니다. 전자 전도는 물질을 통한 자유 전자의 통과입니다. 세라믹에서 원자를 함께 유지하는 이온 결합은 자유 전자를 허용하지 않습니다. 그러나, 경우에 따라 상이한 원자가의 불순물 (즉, 상이한 개수의 결합 전자를 갖는)이 재료에 포함될 수 있으며, 이들 불순물은 전자의 공여체 또는 수용자로 작용할 수있다. 다른 경우에는 다양한 원자가의 전이 금속 또는 희토류 원소가 포함될 수 있습니다. 이러한 불순물은 극성에서 중심으로 작용할 수 있습니다. 전자의 종은 원자에서 원자로 이동할 때 국소 분극의 작은 영역을 생성합니다. 전자 전도성 세라믹은 저항기, 전극 및 가열 요소로 사용됩니다.
이온 전도는 결정 격자에서 빈자리라고하는 점 결함을 통해 한 사이트에서 다른 사이트로 이온의 이동 (양 또는 음전하 원자)으로 구성됩니다. 원자가 비교적 낮은 에너지 상태에 있기 때문에 정상적인 주변 온도에서는 이온 호핑이 거의 발생하지 않습니다. 그러나 고온에서는 공석이 이동할 수 있으며 특정 세라믹은 빠른 이온 전도라고 알려진 것을 나타냅니다. 이 세라믹은 가스 센서, 연료 전지 및 배터리에 특히 유용합니다.
후막 및 박막 저항기 및 전극
반 금속 세라믹 도체는 초전도 세라믹을 제외한 모든 전도성이 가장 높습니다 (아래 설명 참조). 반 금속 세라믹의 예는 산화 납 (PbO), 이산화 루테늄 (RuO 2), 비스무트 루테 네이트 (Bi 2 Ru 2 O 7) 및 비스무트 이리 데이트 (Bi 2 Ir 2 O 7)이다. 금속과 마찬가지로, 이들 물질은 전자 에너지 밴드가 겹치므로 우수한 전자 전도체입니다. 후막 미세 회로에 저항을 스크린 인쇄하기위한 "잉크"로 사용됩니다. 잉크는 분쇄 된 도체 및 유약 입자가 적합한 유기물에 분산되어있어 스크린 인쇄에 필요한 흐름 특성을 부여합니다. 소성시 유약이 융합되면서 유기물이 연소됩니다. 도체 입자의 양을 변화시킴으로써, 후막의 저항에서 광범위한 변화를 생성 할 수있다.
전자 산업에서 ITO (Indium Tin Oxide)라고하는 산화 인듐 (In 2 O 3)과 산화 주석 (SnO 2)의 혼합물을 기반으로하는 세라믹은 탁월한 전자 전도체이며 광학적으로 투명하다는 장점이 있습니다.. 큰 밴드 갭과 충분한 전자 공여체의 결합으로 전도성과 투명성이 발생합니다. 따라서 전자 전도도 및 광 전송을 최대화하기위한 최적의 전자 농도가 있습니다. ITO는 태양 전지 및 랩톱 컴퓨터 화면에 사용되는 것과 같은 액정 디스플레이를위한 얇은 투명 전극으로 광범위하게 적용됩니다. ITO는 또한 집적 회로에서 박막 저항기로 사용됩니다. 이러한 응용 분야에는 표준 박막 증착 및 포토 리소그래피 기술이 적용됩니다.
