¿Cómo se usa la cerámica en la electrónica?
En los últimos años, gracias a la popularización y el desarrollo de las comunicaciones, las computadoras, los medidores electrónicos, los electrodomésticos y las tecnologías de circuitos digitales, la demanda del mercado de componentes cerámicos electrónicos está aumentando. En 2014, el mercado mundial de cerámica electrónica tenía un valor de 20 590 millones de USD y se espera que alcance los 134 600 millones de USD en 2024.
La cerámica electrónica tiene excelentes propiedades, como resistencia a altas temperaturas, buena disipación de calor, alta confiabilidad y peso ligero. Tienen las incomparables ventajas de los materiales tradicionales. La cerámica electrónica se ha convertido ya en un material básico indispensable para la fabricación de componentes electrónicos.
Las cerámicas electrónicas se pueden dividir en cinco categorías según sus funciones y usos: cerámicas aislantes, cerámicas de condensadores, cerámicas ferroeléctricas, cerámicas semiconductoras y cerámicas iónicas.
Dispositivo de aislamiento cerámico
La cerámica electrónica tiene excelentes propiedades de aislamiento eléctrico y se utiliza como cerámica electrónica para piezas estructurales, sustratos y carcasas en equipos y dispositivos electrónicos. La cerámica del dispositivo de aislamiento incluye varios aisladores, bobinas de bobina, soportes de tubos electrónicos, interruptores de banda, soportes de soporte de condensadores, sustratos de circuitos integrados y carcasas de embalaje, etc.
Los requisitos básicos para este tipo de cerámica electrónica son baja constante dieléctrica, baja pérdida dieléctrica tan, alta resistividad de aislamiento, alta resistencia a la ruptura y buenas características de frecuencia y temperatura dieléctrica. Además, también se requieren mayor resistencia mecánica y estabilidad química.
Cerámica del condensador
Las cerámicas electrónicas se pueden utilizar como materiales dieléctricos para condensadores. Según los diferentes materiales cerámicos, los condensadores cerámicos se pueden dividir en condensadores cerámicos de baja frecuencia y condensadores cerámicos de alta frecuencia. Clasificado por estructura, se puede dividir en condensadores de oblea, condensadores tubulares, condensadores rectangulares, condensadores de chip, condensadores de núcleo pasante, etc.
Cerámica Ferroeléctrica
El uso de sus propiedades piezoeléctricas se puede convertir en dispositivos piezoeléctricos, que es la aplicación principal de las cerámicas ferroeléctricas, por lo que las cerámicas ferroeléctricas a menudo se denominan cerámicas piezoeléctricas.
Las propiedades piroeléctricas de las cerámicas ferroeléctricas se pueden utilizar para fabricar detectores de infrarrojos, que tienen aplicaciones importantes en la medición de temperatura, el control de temperatura, la medición remota, la teledetección e incluso la biología y la medicina. Las cerámicas piroeléctricas típicas incluyen titanato de plomo (PbTiO3), etc.
Usando el fuerte efecto electroóptico de la cerámica ferroeléctrica transparente PLZT, se pueden fabricar nuevos dispositivos como moduladores láser, pantallas fotoeléctricas, almacenamiento de información óptica, interruptores ópticos, sensores fotoeléctricos, almacenamiento y pantallas de imágenes, y gafas protectoras contra radiación nuclear o láser.
Cerámica Semiconductora
Cerámica electrónica con granos de cristal semiconductores y límites de granos aislantes (o semiconductores) a través de medidas de semiconductorización, presentando así una fuerte barrera de interfaz y otras características semiconductoras.
Hay muchos tipos de cerámicas semiconductoras, incluidos varios termistores de coeficiente de temperatura negativo fabricados a partir de la naturaleza de los granos de cristal de las cerámicas semiconductoras; condensadores semiconductores hechos de la naturaleza de los límites de grano, varistores de ZnO y termistores de coeficiente de temperatura positivo de la serie BaTiO3 Resistencias, células solares CdS/Cu2S; y varias resistencias cerámicas sensibles a la humedad y resistencias sensibles al gas hechas de propiedades superficiales.
Cerámica Iónica
Cerámica electrónica con conductividad iónica rápida. Tiene las características de entrega rápida de iones positivos. El representante típico es la porcelana β-Al2O3. La conductividad iónica de este tipo de cerámica puede alcanzar 0,1/(ohm·cm) a 300 ℃, lo que se puede utilizar para fabricar baterías sólidas más económicas con una alta relación de energía, y también puede fabricar capacitores de descarga lenta con alta densidad de almacenamiento de energía. Es un material que ayuda a solucionar problemas energéticos.
