Hogyan használják a kerámiát az elektronikában?
Az elmúlt években a kommunikáció, a számítógépek, az elektronikai mérőórák, a háztartási készülékek és a digitális áramköri technológiák népszerűsítésének és fejlődésének köszönhetően növekszik az elektronikus kerámia alkatrészek iránti piaci kereslet. 2014-ben a globális elektronikus kerámiapiac értéke 20,59 milliárd USD volt, és 2024-ben várhatóan eléri a 134,6 milliárd USD-t.
Az elektronikus kerámiák kiváló tulajdonságokkal rendelkeznek, mint például a magas hőmérséklet-állóság, a jó hőelvezetés, a nagy megbízhatóság és a könnyű súly. A hagyományos anyagok összehasonlíthatatlan előnyeivel rendelkeznek. Az elektronikai kerámia már az elektronikai alkatrészek gyártásának nélkülözhetetlen alapanyagává vált.
Az elektronikus kerámiák funkcióik és felhasználásuk szerint öt kategóriába sorolhatók: szigetelő kerámiák, kondenzátorkerámiák, ferroelektromos kerámiák, félvezető kerámiák és ionkerámiák.
Szigetelő eszköz kerámia
Az elektronikus kerámiák kiváló elektromos szigetelő tulajdonságokkal rendelkeznek, és elektronikus kerámiákként használják szerkezeti részekhez, hordozókhoz és burkolatokhoz elektronikus berendezésekben és eszközökben. A szigetelőeszköz-kerámiák közé tartoznak a különböző szigetelők, tekercsek, elektronikus csőtartók, szalagkapcsolók, kondenzátortartó konzolok, integrált áramköri hordozók és csomagolóhéjak stb.
Az ilyen típusú elektronikus kerámiákkal szemben támasztott alapvető követelmények az alacsony dielektromos állandó, az alacsony dielektromos veszteségű barnaság, a nagy szigetelési ellenállás, a nagy áttörési szilárdság, valamint a jó dielektromos hőmérsékleti és frekvenciakarakterisztika. Ezenkívül nagyobb mechanikai szilárdság és kémiai stabilitás is szükséges.
Kondenzátor kerámia
Az elektronikus kerámia kondenzátorok dielektromos anyagaként használható. A különböző kerámia anyagok szerint a kerámia kondenzátorok kisfrekvenciás kerámia kondenzátorokra és nagyfrekvenciás kerámia kondenzátorokra oszthatók. Szerkezet szerint osztályozva osztható ostyakondenzátorokra, csőkondenzátorokra, téglalapkondenzátorokra, chip-kondenzátorokra, átmenőmagos kondenzátorokra stb.
Ferroelektromos kerámia
Piezoelektromos tulajdonságait felhasználva piezoelektromos eszközök készíthetők, amelyek a ferroelektromos kerámiák fő alkalmazási területe, ezért a ferroelektromos kerámiákat gyakran piezoelektromos kerámiának is nevezik.
A ferroelektromos kerámiák piroelektromos tulajdonságaiból infravörös detektorok készíthetők, amelyek fontos felhasználási területei vannak a hőmérsékletmérésben, hőmérséklet-szabályozásban, távmérésben, távérzékelésben, sőt biológiában és gyógyászatban is. A tipikus piroelektromos kerámiák közé tartozik az ólom-titanát (PbTiO3) és így tovább.
Az átlátszó ferroelektromos kerámia PLZT erős elektro-optikai hatásának felhasználásával új eszközök, például lézermodulátorok, fotoelektromos kijelzők, optikai információtárolók, optikai kapcsolók, fotoelektromos érzékelők, képtárolók és kijelzők, valamint lézer- vagy nukleáris sugárzás elleni védőszemüvegek készíthetők.
Félvezető kerámia
Elektronikus kerámiák félvezető kristályszemcsékkel és szigetelő (vagy félvezető) szemcsehatárokkal a félvezető intézkedések révén, ezáltal erős interfész gátat és más félvezető jellemzőket biztosítanak.
Sokféle félvezető kerámia létezik, beleértve a különböző negatív hőmérsékleti együtthatójú termisztorokat, amelyek a félvezető kerámiák kristályszemcséiből készülnek; szemcsehatárok természetéből készült félvezető kondenzátorok, ZnO varisztorok és BaTiO3 sorozatú pozitív hőmérsékleti együtthatós termisztorok Ellenállások, CdS/Cu2S napelemek; valamint különféle felületi tulajdonságú kerámia nedvességérzékeny és gázérzékeny ellenállások.
Ionos kerámia
Elektronikus kerámia gyors ionvezetőképességgel. Jellemzői a pozitív ionok gyors szállítása. Tipikus képviselője a β-Al2O3 porcelán. Az ilyen kerámia ionvezetőképessége 300 ℃-on elérheti a 0,1/(ohm·cm) értéket, amivel gazdaságosabb, nagy energiaarányú szilárd akkumulátort lehet készíteni, valamint nagy energiatároló sűrűségű lassú kisülésű kondenzátort is készíthetünk. Ez egy olyan anyag, amely segít megoldani az energiaproblémákat.
