导电陶瓷

导电陶瓷，一种先进的工业材料，由于其结构的改变，可以用作电导体。

除了陶瓷材料众所周知的物理特性（硬度，抗压强度，脆性）外，还有电阻率的特性。大多数陶瓷抵抗电流的流动，因此，传统上将陶瓷等陶瓷材料制成电绝缘体。但是，某些陶瓷是极好的电导体。这些导体大多数是先进的陶瓷，是现代材料，其性能可以通过精确控制从粉末到产品的制造来改变。在高级陶瓷一文中描述了高级陶瓷的特性和制造。本文概述了几种导电高级陶瓷的性能和应用。

大多数陶瓷电阻率的原因在“陶瓷成分和性能”一文中进行了描述。为了本文的目的，可以简要解释陶瓷中电导率的起源。像大多数材料一样，陶瓷中的电导率有两种类型：电子的和离子的。电子传导是自由电子通过材料的通道。在陶瓷中，将原子结合在一起的离子键不允许自由电子。但是，在某些情况下，材料中可能包含不同价的杂质（即具有不同数量的键合电子），这些杂质可能充当电子的给体或受主。在其他情况下，可以包括化合价不同的过渡金属或稀土元素；这些杂质可能充当极化子的中心，极化子是电子的一种，当电子从一个原子移动到另一个原子时，会产生局部极化的小区域。导电陶瓷用作电阻器，电极和加热元件。

离子传导包括离子（正电荷或负电荷的原子）从一个位点通过称为晶格中的空位的点缺陷到另一位的迁移。在正常的环境温度下，由于原子处于相对较低的能量状态，几乎不会发生离子跳跃。然而，在高温下，空位变得可移动，并且某些陶瓷表现出所谓的快速离子传导。这些陶瓷在气体传感器，燃料电池和电池中特别有用。

厚膜和薄膜电阻器和电极

除超导陶瓷外，半金属陶瓷导体的电导率最高（如下所述）。半金属陶瓷的实例是氧化铅（PbO），二氧化钌（RuO ₂），钌酸铋（Bi ₂ Ru ₂ O ₇）和铱酸铋（Bi ₂ Ir ₂ O ₇）。像金属一样，这些材料具有重叠的电子能带，因此是极好的电子导体。它们用作丝网印刷电阻器到厚膜微电路中的“油墨”。油墨是分散在合适有机物中的粉状导体和釉料颗粒，可赋予丝网印刷所需的流动性。烧制时，有机物随着釉料融合而燃烧。通过改变导体颗粒的量，可以使厚膜的电阻产生较大的变化。

基于氧化铟（In ₂ O ₃）和氧化锡（SnO ₂）的混合物的陶瓷（在电子工业中称为氧化铟锡（ITO））是出色的电子导体，并且具有光学透明的优点。 。导电性和透明性是由较大的带隙和结合足够的电子供体共同产生的。因此，存在最佳的电子浓度以最大化电子传导性和光学透射率。ITO被广泛用作太阳能电池和液晶显示器（如笔记本电脑屏幕中使用的那些）的薄透明电极。ITO还用作集成电路中的薄膜电阻器。对于这些应用，可以通过标准的薄膜沉积和光刻技术来应用。