PCB Blog - セラミック 半導体について

セラミック 半導体とは、半導体特性を有し、導電率が約10−6〜105 S／mのセラミックスを指す。半導体セラミックスの導電率は、外界条件（温度、光照射、電界、雰囲気、温度など）の変化によって顕著に変化するため、外界環境の物理量変化を電気信号に変換し、様々な用途の感受性素子とすることができる。

セラミック 半導体の4大クラスと特性

一、感熱セラミックス

サーマルセラミックスはサーミスタセラミックスとも呼ばれ、温度によって電気伝導率が明らかに変化するセラミックスを指す。次の3つのタイプがあります。

①負の温度係数サーミスタ（NTCと略称する）、例えばマンガン、鉄、コバルト、ニッケルなどの遷移金属の酸化物セラミック 半導体は、温度の上昇に伴い抵抗が指数関数的に減少することを特徴とする。

②ドープされたチタン酸バリウムセラミック 半導体のような正の温度係数サーミスタ（PTCと略称する）は、温度が上昇するにつれて抵抗が増大し、キュリー点で急変するのが特徴である。

③劇変型サーミスタ（CTRと略称する）、例えば酸化バナジウム及びそのドープセラミック 半導体は、負の温度係数を有し、ある温度で抵抗が急激に変化し、変化値は3〜4桁に達することができる。サーマルセラミックスは主に温度補償、温度測定、温度制御、火災探知、過熱保護、カラーテレビ消磁などの方面に用いられる。

二、感光性セラミックス

感光性セラミックスとは、光導電性または光起電力効果を有するセラミックスを指す。硫化カドミウム、テルル化カドミウム、砒化ガリウム、リン化インジウム、ゲルマニウム酸ビスマスなどのセラミックスや単結晶。光がその表面に照射されるとコンダクタンスが増加する。主に自動制御用の光スイッチや太陽電池などに用いられる。セラミック 半導体。

三、ガス感受性セラミックス

ガス感受性セラミックスとは、接触するガス分子の種類に応じて電気伝導率が変化するセラミックスを指す。酸化亜鉛、酸化スズ、酸化鉄、五酸化バナジウム、酸化ジルコニウム、酸化ニッケル、酸化コバルトなどのシステムのセラミックス。主に異なるガスの漏れ検出、防災警報及び測定などに用いられる。

四、湿気感受性セラミックス

湿式感受性セラミックスとは、湿度に応じて電気伝導率が顕著に変化するセラミックスを指す。四酸化三鉄、酸化チタン、酸化カリウム−酸化鉄、クロム酸マグネシウム−酸化チタン、酸化亜鉛−酸化リチウム−酸化バナジウムなどのシステムのセラミックス。それらの電気伝導率は水に特に敏感で、湿度の測定と制御に適している。

セラミック 半導体の製造プロセスに共通する特徴は、半導体化プロセスを経なければならないことである。半導体化プロセスは、非等価イオンをドープして主結晶相イオンの一部を置換することによって（例えば、BaTiO 3中のBa 2＋がLa 3＋に置換される）、格子に欠陥を生じさせ、ドナーまたはアクセプタ準位を形成して、n型またはp型の半導体セラミックスを得ることができる。別の方法は、焼成雰囲気、焼結温度、冷却過程を制御することである。例えば、酸化雰囲気は酸素過剰をもたらし、還元雰囲気は酸素不足をもたらし、これにより化合物の組成を化学量論から逸脱させて半導体化に達することができる。

セラミック 半導体感受性材料の生産プロセスは簡単で、コストが安く、体積が小さく、用途が広い。感圧性セラミックスとは、ボルタンメトリーが非線形であるセラミックスを指す。例えば炭化ケイ素、酸化亜鉛系セラミックス。それらの抵抗率は電圧に対して可変であり、ある臨界電圧では抵抗値が高く、この臨界電圧を超えると抵抗が急激に低下する。典型的な製品は酸化亜鉛感圧性セラミックスであり、主にサージ吸収、高圧定圧、電圧電流制限と過電圧保護などの方面に用いられる。