中國粉體網(wǎng)訊  半導(dǎo)體陶瓷是指導(dǎo)電性能介于導(dǎo)電陶瓷和絕緣介質(zhì)陶瓷的一類材料，一般是由一種或數(shù)種金屬氧化物，采用陶瓷工藝制成的多晶半導(dǎo)體材料。半導(dǎo)體陶瓷有一個十分顯著的特點，就是其導(dǎo)電性質(zhì)對電壓、溫度、濕度、氣氛等外界條件十分敏感。因此，半導(dǎo)體陶瓷是敏感元器件及傳感器技術(shù)的關(guān)鍵材料，在現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)特別是計算機、人工智能、機器人模式識別技術(shù)中起著非常重要的作用。

半導(dǎo)體陶瓷品種繁多，主要有熱敏陶瓷、氣敏陶瓷、濕敏陶瓷、壓敏陶瓷以及光敏陶瓷等。

熱敏陶瓷

熱敏陶瓷是對溫度變化敏感的陶瓷材料，可用來探測和控制某一特定的溫度，也可作為電流限制器使用。例如馬達和變壓器的過熱保護，當(dāng)溫度高度高于某一溫度（如80℃）時，則熱敏陶瓷的電阻急劇增大，使線路中的電流減小，溫度下降，同時發(fā)出報警信號。熱敏電阻一般可分為正溫度系數(shù)(PTC)、負溫度系數(shù)(NTC)和臨界溫度電阻器(CTR)三類。

典型的PTC半導(dǎo)體陶瓷系列材料有BaTiO3或以BaTiO3為基的(Ba，Sr，Pb)TiO3固溶半導(dǎo)體陶瓷材料，氧化釩等材料及以氧化鎳為基的多元半導(dǎo)體陶瓷材料。PTC材料所具有的獨特電阻率隨溫度的變化關(guān)系，使其應(yīng)用十分廣泛。目前主要應(yīng)用于溫度自控，過電流和過熱保護、彩電消磁、馬達啟動、液面深度探測等方面。

NTC熱敏半導(dǎo)體陶瓷是研究最早、生產(chǎn)最成熟、應(yīng)用最廣泛的半導(dǎo)體陶瓷之一。這類熱敏半導(dǎo)體陶瓷材料大都是由錳、鈷、鎳、鐵等過渡金屬氧化物按一定比例混合，采用陶瓷工藝制備而成的。NTC半導(dǎo)體陶瓷目前已廣泛用于電路的溫度補償、控溫和測量傳感器的制作，在汽車發(fā)動機排氣和工業(yè)上高溫設(shè)備的溫度檢測及家用電器、防止公害污染的溫度檢測等方面的應(yīng)用。

CTR半導(dǎo)體陶瓷是利用材料從半導(dǎo)體相轉(zhuǎn)變到金屬狀態(tài)時電阻的急劇變化而制成，故稱為急變溫度熱敏電阻。主要是以V2O5為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體材料。這類材料常摻雜MgO，CaO，SrO，BaO，Ba2O，P2O5，GeO2，NiO，WO3，MoO3等稀土氧化物來改善其性能。用CTR半導(dǎo)體陶瓷材料制成的傳感器在火災(zāi)報警、溫度報警等方面有很大的用途，在固定溫度控制和測溫方面也有許多優(yōu)點，其可靠性高，反應(yīng)時間快。

氣敏陶瓷

氣敏陶瓷亦稱氣敏半導(dǎo)體，是用二氧化錫等材料經(jīng)壓制燒結(jié)而成的，是用于吸收某種氣體后陶瓷電阻率發(fā)生變化的一種功能陶瓷，它對許多氣體的反應(yīng)十分靈敏，可應(yīng)用于氣敏檢漏儀等裝置進行自動報警，在不少場合可保障人們的生命財產(chǎn)安全。

氣敏陶瓷可分為電導(dǎo)式和電話式兩類。氣敏材料主要有SnO2系，F(xiàn)e2O3系，V2O3系，ZrO2系，NiO系，CoO系及稀土過渡金屬氧化物系，如Ln(Ni，Co)O3等。SnO2氣敏傳感器至今仍是應(yīng)用最廣和性能最優(yōu)的一種，對許多可燃氣體，如氫、一氧化碳、甲烷、丙烷、乙醇、丙酮、城市煤氣和天然氣等都有相當(dāng)高的靈敏度，并且有較高的重復(fù)性和使用壽命。

濕敏陶瓷

濕敏陶瓷是當(dāng)環(huán)境溫度變化其電性質(zhì)也相應(yīng)變化的一類材料。陶瓷濕敏材料大部分是利用微孔吸附水分與晶粒表面作用使電導(dǎo)發(fā)生變化制成濕敏傳感器，利用電容量變化制成的濕敏陶瓷傳感器因濕敏特性曲線的非線性變化、器件不穩(wěn)定和壽命短等原因，應(yīng)用范圍較窄。常見的濕敏陶瓷有MgCr2O4-TiO2系，SiNa2O-V2O5系，ZnO-Cr2O3系，F(xiàn)e2O3，F(xiàn)e3O4，Ni2O3等，主要應(yīng)用于空調(diào)、食品加工、輕紡等烘干系統(tǒng)所用的溫度檢測和控制元件。

壓敏陶瓷

壓敏陶瓷是指對電壓變化敏感的陶瓷材料。這種陶瓷的電阻值會隨電壓呈現(xiàn)非線性的變化，在低壓下，電阻值高，因此流過的電流很小，但當(dāng)電壓高于某一定值后，電阻值則迅速下降，流過的電流快速增大。把這種陶瓷做成的元件并聯(lián)在電路中，可以用來吸收（分流）供電系統(tǒng)中經(jīng)�？赡馨l(fā)生的過電壓、過電流沖脈，以保護電器設(shè)備勉遭破壞。材料的主晶相主要有ZnO，SiC，BaTiO3，F(xiàn)e2O3，SnO2，SrTiO3等。

典型的壓敏陶瓷是氧化鋅壓敏陶瓷，在一般的電器和電子儀器設(shè)備中，氧化鋅壓敏陶瓷用于過電壓保護。目前，它已成為家用電器、工業(yè)電子設(shè)備、通信、汽車以及電力設(shè)備的過電壓保護、穩(wěn)壓和浪涌電壓的吸收性元件。

光敏陶瓷

半導(dǎo)體陶瓷在光的照射下，往往會引發(fā)其一些電性質(zhì)的變化，由于陶瓷電特性的不同及光子能量的差異，可能產(chǎn)生光電導(dǎo)效應(yīng)，也可能產(chǎn)生伏特效應(yīng)。利用這些效應(yīng)，可以制造光敏電阻和光電池。典型的產(chǎn)生光電導(dǎo)效應(yīng)的光敏陶瓷有CdS，CdSe等，典型的產(chǎn)生光伏特效應(yīng)的光敏陶瓷有Cu2S-CdS，CdTe-CdS等。

參考資料：

徐翠艷、王文新等.半導(dǎo)體陶瓷的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景

周戟.新材料產(chǎn)業(yè)[M]. 2014

殷景華.功能材料概論[M].2004

注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知刪除