Pengantar Keramik Semikonduktor

Keramik semikonduktor adalah bahan keramik yang menunjukkan sifat semikonduktor, dengan konduktivitas listrik biasanya berkisar antara 10-6 hingga 10-5 S/m. Karena konduktivitasnya berubah secara signifikan sebagai respons terhadap kondisi eksternal—seperti suhu, cahaya, medan listrik, dan komposisi atmosfer—keramik ini dapat mengubah perubahan kuantitas fisik lingkungan menjadi sinyal listrik, sehingga cocok untuk pembuatan berbagai jenis elemen penginderaan.

 

Karakteristik umum dari proses pembuatan keramik semikonduktor adalah perlunya langkah “transformasi semikonduktor”. Transformasi ini dapat dicapai dengan doping dengan ion dengan valensi berbeda untuk menggantikan beberapa ion dalam fase kristal induk (misalnya, BaTiO3InBa2+quiltLa3+); hal ini menciptakan cacat kisi dan membentuk tingkat energi donor atau akseptor, sehingga menghasilkan keramik semikonduktor tipe n-atau p-tipe. Metode lain melibatkan pengendalian atmosfer pembakaran, suhu sintering, dan proses pendinginan. Misalnya, atmosfer yang teroksidasi dapat menyebabkan kelebihan oksigen, sedangkan atmosfer yang tereduksi dapat menyebabkan kekurangan oksigen; kondisi seperti itu menyebabkan komposisi senyawa menyimpang dari stoikiometri, sehingga menyebabkan perilaku semikonduktor. Bahan penginderaan keramik semikonduktor menawarkan proses manufaktur yang sederhana, biaya rendah, ukuran kompak, dan beragam aplikasi. Keramik varistor adalah keramik yang memiliki ciri-hubungan arus-tegangan linier-contohnya mencakup keramik berbahan dasar silikon karbida dan seng oksida. Resistivitasnya bervariasi sesuai tegangan yang diberikan: resistansi sangat tinggi di bawah tegangan kritis tertentu tetapi turun tajam setelah ambang batas terlampaui. Keramik varistor seng oksida adalah produk umum dalam kategori ini, terutama digunakan untuk penyerapan lonjakan arus, stabilisasi tegangan tinggi, pembatasan tegangan dan arus, serta perlindungan tegangan lebih.