什么是半导体陶瓷?

[拼音]：bandaoti taoci

[外文]：semi-conductive ceramics

具有半导体特性、电导率约在10-6～105S/m的陶瓷。半导体陶瓷的电导率因外界条件（温度、光照、电场、气氛和温度等）的变化而发生显著的变化，因此可以将外界环境的物理量变化转变为电信号，制成各种用途的敏感元件。

半导体陶瓷生产工艺的共同特点是必须经过半导化过程。半导化过程可通过掺杂不等价离子取代部分主晶相离子(例如，BaTiO3中的Ba2+被La3+取代)，使晶格产生缺陷，形成施主或受主能级，以得到n型或p型的半导体陶瓷。另一种方法是控制烧成气氛、烧结温度和冷却过程。例如氧化气氛可以造成氧过剩，还原气氛可以造成氧不足，这样可使化合物的组成偏离化学计量而达到半导化。半导体陶瓷敏感材料的生产工艺简单，成本低廉，体积小，用途广泛。

指伏安特性为非线性的陶瓷。如碳化硅、氧化锌系陶瓷。它们的电阻率相对于电压是可变的，在某一临界电压下电阻值很高，超过这一临界电压则电阻急剧降低。典型产品是氧化锌压敏陶瓷，主要用于浪涌吸收、高压稳压、电压电流限制和过电压保护等方面。（见彩图）

又称热敏电阻陶瓷，指电导率随温度呈明显变化的陶瓷。有三种类型：

（1）负温系数热敏电阻(简称NTC)，如一些过渡金属如锰、铁、钴、镍等的氧化物半导体陶瓷，特点是随着温度升高，电阻呈指数减小。

（2）正温系数热敏电阻（简称PTC），如掺杂的钛酸钡半导体陶瓷，特点是随着温度升高电阻增大，并在居里点有剧变。

（3）剧变型热敏电阻（简称CTR），如氧化钒及其掺杂半导体陶瓷，具有负温系数，并在某一温度，电阻产生急剧变化，变化值可达3～4个数量级。热敏陶瓷主要用于温度补偿、温度测量、温度控制、火灾探测、过热保护和彩色电视机消磁等方面。

指具有光电导或光生伏特效应的陶瓷。如硫化镉、碲化镉、砷化镓、磷化铟、锗酸铋（见彩图）等陶瓷或单晶。当光照射到它的表面时电导增加。主要用作自动控制的光开关和太阳能电池等。

指电导率随着所接触气体分子的种类不同而变化的陶瓷。如氧化锌、氧化锡、氧化铁、五氧化二钒、氧化锆、氧化镍和氧化钴等系统的陶瓷。主要用于对不同气体进行检漏、防灾报警及测量等方面。

指电导率随湿度呈明显变化的陶瓷。如四氧化三铁、氧化钛、氧化钾-氧化铁、铬酸镁-氧化钛及氧化锌-氧化锂-氧化钒等系统的陶瓷。它们的电导率对水特别敏感，适宜用作湿度的测量和控制。

近来，控制系统已经愈益系统化，需要能够检测两种或几种物理和化学参数，并给出互不干扰电信号的多功能敏感元件。适应这种需要的湿度－气体敏感陶瓷和温度-湿度敏感陶瓷等多功能敏感陶瓷正在研制中。