¿Cómo se utiliza la cerámica en 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 valía 20.590 millones de dólares y se espera que alcance los 134.600 millones de dólares 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 ya se ha convertido 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 de equipos y dispositivos electrónicos. La cerámica para dispositivos de aislamiento incluye varios aisladores, bobinas, soportes de tubos electrónicos, interruptores de banda, soportes 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, alta resistividad de aislamiento, alta resistencia a la rotura y buenas características dieléctricas de temperatura y frecuencia. Además, también se requieren una mayor resistencia mecánica y estabilidad química.
Cerámica de condensadores
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. Clasificados por estructura, se pueden 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 importantes aplicaciones en medición de temperatura, control de temperatura, medición remota, teledetección e incluso biología y medicina. Las cerámicas piroeléctricas típicas incluyen titanato de plomo (PbTiO3), etc.
Utilizando 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 visualización de imágenes, y gafas protectoras contra radiación láser o nuclear.
Cerámica semiconductora
Cerámica electrónica con granos de cristal semiconductores y límites de granos aislantes (o semiconductores) mediante 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 fabricados a partir 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 de CdS/Cu2S; y varias resistencias cerámicas sensibles a la humedad y resistencias sensibles a los gases 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 puede usarse para fabricar baterías sólidas más económicas con una alta relación de energía y también puede fabricar condensadores de descarga lenta con alta densidad de almacenamiento de energía. Es un material que ayuda a solucionar problemas energéticos.
