Ceramicos

CONCEPTOS.

Piezoeléctricos: Elemento activo de los transductores (dispositivos que convierten la energía eléctrica en deformaciones mecánicas o viceversa), que se encuentran en agujas de tocadiscos, micrófonos, generadores de ultrasonidos, teléfonos móviles, galgas extensométricas o detectores sonar. La aguja de tocadiscos trasmite presión al material piezoeléctrico que se encuentra en el cabezal, éste genera una señal eléctrica que se amplifica antes de ir al altavoz.

Ferroeléctricos: Por ejemplo en memorias no volátiles (almacenamiento de información y datos) y en forma de lámina delgada se usan en MEMS (microdispositivos electromecánicos).

Dieléctricos: Son imprescindibles como aislantes eléctricos o en condensadores (alta constante dieléctrica).

Ferritas: Se emplean por ejemplo en el almacenamiento magnético de datos.

Electrólitos sólidos: Son muy útiles en el almacenamiento de energía o como conversores de energía química en energía eléctrica de forma eficiente y limpia (pilas de combustible de óxido sólido, SOFC´s).

Óxidos semiconductores: Tienen aplicaciones como sensores de gases.

Superconductores de alta temperatura crítica: también cerámicos, candidatos para ser usados en la generación de altos campos magnéticos con bajo consumo de potencia, puesto que no existe resistencia al paso de la corriente que genera el campo magnético.

ESTRUCTURA QUIMICA.

Cerámica electrónica es un término genérico que describe una clase de los materiales inorgánicos, no metálicos utilizados en la electrónica.

Aunque las cerámicas electrónicas o electrocerámicas, incluyendo a los cristales amorfos y los singulares, pertenecen generalmente a los sólidos inorgánicos policristalinos, abarcando a los cristales orientados de forma aleatoria (granos) enlazados infinitamente. Esta orientación al azar de pequeños cristales (micrómetros) da lugar a las características equivalentes que poseen las cerámicas isotrópicas en todas las direcciones. El carácter isotrópico se puede modificar durante la operación de la sinteracizacion en altas temperaturas o al enfriarse a temperatura ambiente por técnicas de procesado tales como el conformado en caliente en un campo eléctrico o magnético.

Las características electromagnéticas se relacionan con su microestructura de cerámica, el tamaño y la forma del grano, orientación y límites o bordes del grano. La cerámica electrónica se combina a menudo con los metales y los polímeros para resolver los requisitos de un amplio espectro de los usos, las computadoras, las telecomunicaciones, los sensores (qv), y los actuadores de alta tecnología.

Además de fibras ópticas y de exhibiciones a base de SiO2 , la cerámica electrónica abarca una amplia gama de materiales y de familias de la estructura cristalina usada como aisladores, los condensadores y los supercondensadores, piezoeléctricos, magnéticos, los sensores de semiconductores, los conductores y los superconductores de alta temperatura recientemente descubiertos.

Actualmente, el crecimiento de la industria de cerámica electrónica es conducido por la necesidad del trazado de circuitos integrados que da lugar a nuevos progresos en materiales y procesos.

Pueden clasificarse en 6 grupos principalmente:

FUNCION MATERIAL PRODUCTOS

Aislantes Porcelana, vidrio, Steatina Aislamiento de alto voltaje

Embalaje Al2O3, BeO, AIN Substratos de circuitos integrados.

Capacitores BaTiO3, SrTiO3, TiO2 Capacitores multicapa y de barrera.

Piezoeléctricos SiO2 (cuarzo) Vibradores, osciladores, filtros, motores y accionadores

Magnéticos (BaLa)TiO3, V2O3, ZnO-Bi2O3 Inductores, transformadores, dispositivos de memoria.

Semiconductores MgCr2O4-TiO2, CdS, SiC PTC, Termostatos NTC, varistores, sensores de pH, sensores de humedad, celdas solares, calentadores eléctricos.

Conductores RuO2, NaAl11O17 Resistencias (film delgado), electrolitos solidos, sensores de oxigeno, superconductores

Los condensadores de múltiples capas, los transconductores piezoeléctricos, y los termistores positivos del coeficiente de la temperatura (PTC) hacen uso de las características ferroeléctricas del titanato (IV) de Bario BaTiO3 y del Titanio del zirconato del plomo. Al enfriarse de altas temperaturas, esta cerámica experimenta transformaciones de fase a las estructuras polares que tienen patrones complejos del dominio. Los picos grandes en la constante dieléctrica acompañan a las transiciones de la fase donde están especialmente activos los momentos de dipolo eléctrico a los campos eléctricos.

Consecuentemente, las composiciones modificadas del titanato del Bario, BaTiO3, se utilizan extensamente en la industria de múltiples capas del condensador y la mayoría de los transductores piezoeléctricos se hacen del titanato de la zirconia de plomo, la cerámica (PZT).

Mientras que los átomos de los materiales metálicos forman estructuras reticulares con electrones externos libres (conductividad electrónica), los enlaces híbridos iónico/covalentes de las cerámicas limitan el movimiento electrónico por lo que, en general, las cerámicas son buenos materiales dieléctricos, con buenas propiedades de polarización (condensadores) y piezoeléctricos.

Existen muchas cerámicas que presentan propiedades eléctricas, magnéticas u ópticas lo suficientemente importantes para su aprovecha miento para poder realizar con ellas una función determinada como, por ejemplo: emisión, modulación,

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