Vezető kerámia, fejlett ipari anyagok, amelyek szerkezetük változása miatt elektromos vezetőként szolgálnak.
A kerámia anyagok jól ismert fizikai tulajdonságain - keménység, nyomószilárdság, törékenység - mellett szerepel az elektromos ellenállás tulajdonsága is. A legtöbb kerámia ellenáll az elektromos áram áramlásának, és ezért a kerámia anyagokat, például a porcelánt hagyományosan elektromos szigetelőkké alakítják. Egyes kerámiák kiválóan vezetnek villamos energiát. Ezeknek a vezetőknek a többsége fejlett kerámia, modern anyagok, amelyek tulajdonságait módosítják a porokból termékekké történő előállításuk pontos ellenőrzése révén. A fejlett kerámia tulajdonságait és gyártását a fejlett kerámia cikk írja le. Ez a cikk áttekintést nyújt számos elektromosan vezető, fejlett kerámia tulajdonságairól és alkalmazásáról.
A legtöbb kerámia ellenállásának okait a cikk kerámia összetétele és tulajdonságai ismertetik. E cikk alkalmazásában a kerámia vezetőképességének eredete röviden magyarázható. A kerámia elektromos vezetőképessége, a legtöbb anyaghoz hasonlóan, kétféle: elektronikus és ionos. Az elektronikus vezetőképesség a szabad elektronok anyagon keresztüli áthaladása. A kerámiában az atomokat együtt tartó ionos kötések nem teszik lehetővé a szabad elektronok kialakulását. Bizonyos esetekben azonban az anyag tartalmazhat eltérő vegyértékű szennyeződéseket (vagyis eltérő számú kötő elektronot tartalmaz), és ezek a szennyeződések elektronok donoraiként vagy elfogadóiként viselkedhetnek. Más esetekben eltérő vegyértékű átmeneti fémeket vagy ritkaföldfémeket is tartalmazhatnak; ezek a szennyeződések a polaronok központjaiként működhetnek - olyan elektronfajok, amelyek kis atomrészeket hoznak létre a atom polarizációja során. Elektromosan vezető kerámia ellenállás, elektróda és fűtőelemként használatos.
Az ionvezetés az ionok (pozitív vagy negatív töltés atomjai) egyik helyről a másikra történő átviteléből áll, a kristályrácsban üres helyeknek nevezett ponthibákon keresztül. Normál környezeti hőmérsékleten nagyon kevés ionugrás történik, mivel az atomok viszonylag alacsony energiaállapotban vannak. Magas hőmérsékleten azonban a megüresedett helyek mozognak, és egyes kerámiák mutatják az úgynevezett gyors ionvezetést. Ezek a kerámiák különösen hasznosak gázérzékelőkben, üzemanyagcellákban és elemekben.
Vastag és vékony film ellenállások és elektródák
A félvezető kerámiavezetőknek a legnagyobb vezetőképességük van, kivéve a szupravezető kerámiákat (lásd alább). A félfém kerámiákra példa az ólom-oxid (PbO), a ruténium-dioxid (RuO 2), a bizmut-ruténát (Bi 2 Ru 2 O 7) és a bizmut iridát (Bi 2 Ir 2 O 7). A fémekhez hasonlóan ezeknek az anyagoknak átfedő elektron-sávok vannak, és ezért kiváló elektronvezetők. Ezeket „tintákként” használják vastagrétegű mikroáramkörökben lévő szitanyomás ellenállásokra. A tinták porított vezetőképes és mázrészecskék vannak diszpergálva megfelelő szerves anyagban, amelyek biztosítják a szitanyomáshoz szükséges áramlási tulajdonságokat. Tüzelés közben a szerves anyagok kiégenek, amikor a mázok megolvadnak. A vezető részecskék mennyiségének megváltoztatásával a vastag fóliák ellenállása széles variációkkal állítható elő.
Az indiai- oxid (2 O 3-ban) és ón-oxid (SnO 2) keverékén alapuló kerámiák - amelyeket az elektronikai iparban indium ón-oxidnak (ITO) neveznek - kiemelkedő elektronikus vezetők, és további előnye, hogy optikailag átlátszóak. A vezetőképesség és az átlátszóság a nagy sávrés kombinációjából és a megfelelő elektrondonorok beépítéséből adódik. Ennélfogva optimális elektronkoncentráció van, hogy maximalizálja az elektronikus vezetőképességet és az optikai átvitelt. Az ITO a széles körű alkalmazást vékony átlátszó elektródáknak tekinti a napelemek és a folyadékkristályos kijelzők számára, például a laptop számítógép képernyőjén. Az ITO-t vékonyréteg-ellenállásként is alkalmazzák az integrált áramkörökben. Ezekhez az alkalmazásokhoz szokásos vékonyréteg-leválasztási és fotolitográfiai technikákkal alkalmazzák.
