Eletrocerâmicas

Nossa mente é como um pára-quedas;

Só funciona se estiver aberto.

Eletrocerâmicas

Eleomar LenaGraduação: Física – UNICENTRO

Mestrado: Eng Ciência de Materiais - UEPG

Eletrocerâmica

Cerâmica com propriedades elétricas

CerâmicaA cerâmica (do grego κέραμος — "matéria-prima queimada")

CerâmicaA cerâmica (do grego κέραμος — "matéria-prima queimada")Qualquer classe de material sólido inorgânico,não-metálico (não confundir com termoametal) que seja submetido a altastemperaturas (aproximadamente 540°C) namanufatura.

CerâmicaA cerâmica (do grego κέραμος — "matéria-prima queimada")Qualquer classe de material sólido inorgânico,não-metálico (não confundir com termoametal) que seja submetido a altastemperaturas (aproximadamente 540°C) namanufatura.Geralmente uma cerâmica é um óxidometálico, boreto, carbeto, nitreto, ou umamistura que pode incluir anions.

Estrutura da bandas de energia nos sólidos

• Mecânica quântica:

Ligação iônica

Representação esquemática da ligação iônica para o NaCl

• Resulta da atração mútua entre íons positivos e negativos





Vazio

gap


• Assim quatros tipos de bandas são possíveis a 0 K.

Preenchido

Vazio

Preenchido Preenchido

Vazio

gap

Vazio

gap

Vazio

PreenchidoEf

Ef

CerâmicaCerâmica tradicionais

CerâmicaCerâmica avançadas

CerâmicaCerâmica tradicionais

Cerâmica avançadas

Cerâmica avançadas

Isoladores ElétricosResistênciasDielétricos para Capacitores Condutores IônicosSemicondutoresSupercondutoresFerritasPiezoelétricasEnvelopes lampadasEletroluminescência

LASERSELECTRO-OPTICAL COMPONENTSSubstratos EletrônicosSubstratos em Multicamadas

Isoladores de Cerâmicas Tradicionais

Isoladores tradicionais têm sido feitos deporcelanas a base de argilas recoberto esmaltecerâmico.

Isoladores Elétricos de Cerâmicas Avançadas

Alumina (Al2O3), berília (BeO), nitreto de alumínio (AlN), e umagama de vidros especiais,Condutividade muito baixa, baixa constante dielétrica, uma altaresistência dielétrica aplicações de alta freqüência, baixas perdas

Resistência elétricas

SiC – Carbeto de Silicio – 1625 ° C;

MoSi2 - disilicato molibdênio (super kanthal)-até 1850 ° C,

Capacitância

Dipolos elétricos

Polarização

Polarização Eletrônica

Polarização Iônica

Polarização por Orientação

Efeito dos dielétricos nos capacitores

Constante dielétrica x Frequência

Valores de Constante dielétrica

BaTiO3 Titanato de Bário

Condutores iônicos

Oxigênio Zircônio

OxigênioZircônio

Ítrio

OxigênioZircônio

Ítrio

Aplicações da ZrO2

Sensor de O2 (Sonda lamba)

½

Ferritas

• As ferritas espinélicas do tipo AB2O4 onde A é um metal oumistura de metais divalentes, tais como Mg, Zn, Mn, Co, Ca,Cu, Ba, Ni, Sr e B é um metal trivalente, tal como o Al, Fe (íonférrico), e Cr).

Ferritas


• Conhecidas como materiais magnéticos "moles" , significandoque é fácil reverter a direção de magnetização delas com umpequeno campo magnético aplicado são usadas usualmenteem núcleos de transformadores ou indutores de baixasperdas.

Ferritas

Ferritas

Ferritas


• Conhecidas como materiais magnéticos "moles" , significandoque é fácil reverter a direção de magnetização delas com umpequeno campo magnético aplicado são usadas usualmenteem núcleos de transformadores ou indutores de baixasperdas.

• Inibem o aquecimento por correntes parasitas induzidas usoespecialmente importante das ferritas espinélicas é comopartículas dispersas em meios de gravação magnéticos taiscomo fitas magnéticas.

Ferritas

• As ferritas hexagonais magnetoplumbitas são conhecidascomo ferritas "duras" ou magnetos permanentes por que elessão magnetizados por um forte campo aplicado durante amanufatura e vão reter essa forte magnetizaçãopermanentemente a partir de então.

Ferritas

• As ferritas magnetoplumbitas têm a fórmula geral MO.6 Fe2O3

onde M é primariamente Ba.

• Os materiais magnéticos duros são usados em trincosmagnéticos, em motores elétricos, em auto-falantes e comomateriais magnéticos nos processos de separação deminérios. Existe também certo interesse nas partículas deferritas hexagonais como meio de disketes de computador dealta densidade.

Ferritas

• Uma terceira classe de materiais cerâmicos magnéticos éconhecida como ferritas de garnets. Esses materiais têm afórmula geral 3M2O3.5Fe2O3, onde M é uma terra rara talcomo Y ou Gd;

Ferritas

• Uma terceira classe de materiais cerâmicos magnéticos éconhecida como ferritas de garnets. Esses materiais têm afórmula geral 3M2O3.5Fe2O3, onde M é uma terra rara talcomo Y ou Gd;

• Uma potencialidade que tem feito esses materiaisimportantes nas aplicações de baixas perdas em microndas

Piezoelétricas

Piezoelétricas

• Podem ser usados em vários transdutoreseletro-mecânicos:

– detetores "sonar“;

– Limpadores de ultrasom;

– ressonadores de freqüência fixa;

– captadores fonográficos (microfones);

– geradores de centelhas (acendedores).

Piezoelétricas

• Materiais ferroelétricos (titanatos e zirconatos que exibem polarização elétrica espontânea, histerese elétrica e piezoeletricidade) podem apresentar a piezoeletricidade facilmente na forma policristalina.

• Os piezoelétricos mais importantes :

– Titanato de bário (BaTiO3);

– Zirconato titanato de chumbo (PbTiO3 e PbZrO3, também designados cerâmicas PZT) e

– Zirconato titanato de chumbo dopado com lantânio (também designado como cerâmicas PLZT).

Semicondutores

• Para essas aplicações estão os óxidos dopados ou ligeiramente reduzidos (especialmente o ZnO) e o carbeto de silício.

Semicondutores


• Esses materiais são comumente usados como varistores (resistência muda com a voltagem aplicada);

Semicondutores


• Esses materiais são comumente usados como varistores (resistência muda com a voltagem aplicada);

• Termistores (resitência muda com a temperatura).

Supercondutores

• Os supercondutores têm característicasextraordinárias por apresentarem resistênciaelétrica nula e repelirem completamentecampos magnéticos.

Supercondutores

• YBCO - YBa2Cu3O7 (Tc > 77 K, -196 °C)

• HgBa2Ca2Cu3O8+δ com Tc = 138 K, -135 °C

Eletroluminescência

– Branco (TV’s P&B) mistura de sulfureto de cádmio e zinco com sulfuretode prata e zinco, o ZnS: Ag + (Zn, Cd) S, fósforoP4;

– Vermelho: sulfureto óxido de ítrio activado com európio é utilizado como o fósforo vermelho em raios catódicos a cores. YVO4, Eu3,

– Amarelo: misturado com sulfeto de cádmio, sulfeto de cádmio e zinco , resultante (Zn, Cd) S: Ag,

– Verde: Combinação de sulfureto de zinco com o cobre, o fósforo P31 ou ZnS: Cu,

– Azul: Combinação de sulfureto de zinco com poucos ppm de prata, o ZnS: Ag, P22B fósforo.

Documents

Eletrocerâmicas