半導體陶瓷是一種具有半導體特性、電導率約在10??～10?S/m的陶瓷材料。以下是關于半導體陶瓷的詳細介紹：

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1. 形成原理：

- 原本一些金屬氧化物陶瓷是絕緣體，如鈦酸鋇、二氧化鈦、二氧化錫和氧化鋅等，但摻入微量的其他金屬氧化物后，就會變得有導電能力，其電阻介于絕緣體和金屬之間，從而成為半導體陶瓷。這種半導化過程可通過摻雜不等價離子取代部分主晶相離子（例如，BaTiO?中的Ba2?被La3?取代），使晶格產(chǎn)生缺陷，形成施主或受主能級，得到n型或p型的半導體陶瓷；也可以通過控制燒成氣氛、燒結(jié)溫度和冷卻過程來實現(xiàn)，如氧化氣氛造成氧過剩、還原氣氛造成氧不足，使化合物的組成偏離化學計量而達到半導化。

2. 主要類型及應用：

- 熱敏陶瓷：電導率隨溫度呈明顯變化。

- 負溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）：一些過渡金屬如錳、鐵、鈷、鎳等的氧化物半導體陶瓷，隨著溫度升高，電阻呈指數(shù)減小?？捎糜跍囟葴y量、溫度補償、溫度控制、電池的過熱保護等，例如在無線話機、筆記本計算機等設備的電池管理中發(fā)揮關鍵作用。

- 正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）：如摻雜的鈦酸鋇半導體陶瓷，隨著溫度升高電阻增大，并在居里點有劇變。常用于過壓、過流、過載、過熱等保護，以及需要保持恒定溫度的電器，如暖風機、電吹風等。

- 劇變型熱敏電阻（CTR）：如氧化釩及其摻雜半導體陶瓷，具有負溫系數(shù)，并在某一溫度電阻產(chǎn)生急劇變化，變化值可達3～4個數(shù)量級。可應用于恒溫箱溫度控制、火災報警、電路過熱保護等場合。

- 光敏陶瓷：具有光電導或光生伏特效應。如硫化鎘、碲化鎘、砷化鎵、磷化銦、鍺酸鉍等陶瓷。當光照射到其表面時電導增加，主要用作自動控制的光開關和太陽能電池等。

- 氣敏陶瓷：電導率隨著所接觸氣體分子的種類不同而變化。如氧化鋅、氧化錫、氧化鐵、五氧化二釩、氧化鋯、氧化鎳和氧化鈷等系統(tǒng)的陶瓷?？捎糜趯Σ煌瑲怏w進行檢漏、防災報警及測量等，例如酒精測試儀中的核心部件就是對乙醇氣敏的傳感器，建筑天花板上的火災警報器中也包含氣敏傳感器。

- 濕敏陶瓷：電導率隨濕度呈明顯變化。如四氧化三鐵、氧化鈦、氧化鉀 - 氧化鐵、鉻酸鎂 - 氧化鈦及氧化鋅 - 氧化鋰 - 氧化釩等系統(tǒng)的陶瓷。適宜用作濕度的測量和控制，應用場景包括工業(yè)生產(chǎn)、空氣凈化、空調(diào)調(diào)節(jié)、重要物件保存等。

3. 優(yōu)勢及發(fā)展前景：

- 優(yōu)勢：半導體陶瓷敏感材料生產(chǎn)工藝簡單、成本低廉、體積小，能夠?qū)⑼饨绛h(huán)境的物理量變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺瞥筛鞣N用途的敏感元件。

- 發(fā)展前景：半導體陶瓷作為新材料領域的重要分支，在電子信息、航空航天、新能源等領域應用日益廣泛，是推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的重要力量。隨著半導體行業(yè)的迅速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷增大，半導體陶瓷的需求也在不斷增加，未來具有廣闊的發(fā)展前景。

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