W jaki sposób ceramika wykorzystywana jest w elektronice?
W ostatnich latach, korzystając z popularyzacji i rozwoju telekomunikacji, komputerów, liczników elektronicznych, sprzętu AGD i technologii obwodów cyfrowych, rośnie zapotrzebowanie rynku na elektroniczne elementy ceramiczne. W 2014 r. globalny rynek ceramiki elektronicznej był wart 20,59 mld USD i oczekuje się, że w 2024 r. osiągnie 134,6 mld USD.
Ceramika elektroniczna ma doskonałe właściwości, takie jak odporność na wysoką temperaturę, dobre odprowadzanie ciepła, wysoka niezawodność i niewielka waga. Posiadają nieporównywalne zalety tradycyjnych materiałów. Ceramika elektroniczna stała się już nieodzownym materiałem podstawowym do produkcji elementów elektronicznych.
Ceramikę elektroniczną można podzielić na pięć kategorii w zależności od ich funkcji i zastosowań: ceramika izolacyjna, ceramika kondensatorowa, ceramika ferroelektryczna, ceramika półprzewodnikowa i ceramika jonowa.
Ceramiczne urządzenie izolacyjne
Ceramika elektroniczna posiada doskonałe właściwości elektroizolacyjne i jest stosowana jako ceramika elektroniczna na elementy konstrukcyjne, podłoża i obudowy w sprzęcie i urządzeniach elektronicznych. Ceramika urządzeń izolacyjnych obejmuje różne izolatory, cewki cewek, elektroniczne uchwyty lamp, przełączniki taśmowe, wsporniki kondensatorów, podłoża układów scalonych i osłony opakowań itp.
Podstawowe wymagania dla tego typu ceramiki elektronicznej to niska stała dielektryczna, niskie straty dielektryczne tan, wysoka rezystywność izolacji, wysoka wytrzymałość na przebicie oraz dobra charakterystyka temperatury i częstotliwości dielektryka. Ponadto wymagana jest również wyższa wytrzymałość mechaniczna i stabilność chemiczna.
Ceramika kondensatorów
Ceramika elektroniczna może być stosowana jako materiały dielektryczne do kondensatorów. W zależności od różnych materiałów ceramicznych kondensatory ceramiczne można podzielić na kondensatory ceramiczne niskiej częstotliwości i kondensatory ceramiczne wysokiej częstotliwości. Sklasyfikowany według struktury, można go podzielić na kondensatory waflowe, kondensatory rurkowe, kondensatory prostokątne, kondensatory chipowe, kondensatory z rdzeniem itp.
Ceramika ferroelektryczna
Wykorzystując jej właściwości piezoelektryczne można je przerobić na urządzenia piezoelektryczne, co jest głównym zastosowaniem ceramiki ferroelektrycznej, dlatego ceramika ferroelektryczna jest często nazywana ceramiką piezoelektryczną.
Właściwości piroelektryczne ceramiki ferroelektrycznej można wykorzystać do budowy detektorów podczerwieni, które mają ważne zastosowania w pomiarach temperatury, kontroli temperatury, pomiarach zdalnych, teledetekcji, a nawet biologii i medycynie. Typowe materiały ceramiczne piroelektryczne obejmują tytanian ołowiu (PbTiO3) i tak dalej.
Wykorzystując silny efekt elektrooptyczny przezroczystej ferroelektrycznej ceramiki PLZT, można wytwarzać nowe urządzenia, takie jak modulatory laserowe, wyświetlacze fotoelektryczne, optyczne przechowywanie informacji, przełączniki optyczne, czujniki fotoelektryczne, przechowywanie i wyświetlacze obrazu oraz okulary ochronne chroniące przed promieniowaniem laserowym lub jądrowym
Ceramika półprzewodnikowa
Ceramika elektroniczna z półprzewodnikowymi ziarnami kryształów i izolującymi (lub półprzewodnikowymi) granicami ziaren za pomocą środków półprzewodnikowych, dzięki czemu stanowi silną barierę graniczną i inne właściwości półprzewodnikowe.
Istnieje wiele rodzajów ceramiki półprzewodnikowej, w tym różne termistory o ujemnym współczynniku temperaturowym wykonane z natury kryształów w ceramice półprzewodnikowej; kondensatory półprzewodnikowe wykonane z natury granic ziaren, warystory ZnO i termistory o dodatnim współczynniku temperaturowym serii BaTiO3 Rezystory, ogniwa słoneczne CdS/Cu2S; oraz różne ceramiczne rezystory wrażliwe na wilgoć i rezystory wrażliwe na gaz wykonane z właściwościami powierzchni.
Ceramika jonowa
Ceramika elektroniczna o szybkim przewodnictwie jonowym. Posiada właściwości szybkiego dostarczania jonów dodatnich. Typowym przedstawicielem jest porcelana β-Al2O3. Przewodność jonowa tego rodzaju ceramiki może osiągnąć 0,1 / (ohm · cm) przy 300 ℃, co można wykorzystać do wytworzenia bardziej ekonomicznej baterii stałej o wysokim współczynniku energii, a także może wytworzyć kondensator wolno rozładowujący o wysokiej gęstości magazynowania energii. Jest to materiał, który pomaga rozwiązywać problemy energetyczne.
