파인 세라믹스에 대해서

소개글

파인 세라믹스에 대해서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

제 1장 새로운 석기시대의 개막
제 2장 다채로운 전자적 기능의 응용
제 3 장 세라믹스의 미래도
제 4장 특성을 낳는 세라믹스의 구조

본문내용

함
3) 절연체화, 치밀화, 균질화시킴으로써 전압을 가했을 때 전기적 파괴 일어나기 힘들게
두께를 얇게 해야 함
-티타니아(titania : TiO2) : 과거의 유전율 크고 절연성 뛰어난 물질로서 사용
-세라믹콘덴서 : 소형화(다층화) -> 쌀알의 1/2크기로 발전
·분극방향을 가지런히 정돈하여 단결정을 닮게 한다.
-티탄산바륨 : 티타니아에서 발전
비유전율 향상, 온도계수, 절연특성, 소결특성 제어가능
전자재료에서 세라믹스 등장 시키는 계기
비유전율, 온도계수, 절연특성, 소결특성 자유로이 제어
-티탄산바륨의 성질 원리
1) (+)전하, (-)전하의 중심이 일치하지 않음(어긋남)
2) 물체의 양 끝에 전압 가하면 분극의 방향이 반전함[1)에 의해서임]
-자발분극(전압 가하지 않아도 분극 생김), 분극 방향 반전하는 성질 = 강유전성
-강유전성 세라믹스 분극방향
1) 처음에 소고 당시 분극방향 흩어져 있음
2) 전압가하면 분극의 방향이 가지런해 짐
3) 전체로서 한 방향의 큰 분극이 존재하는 것처럼 형성됨
* 1), 2), 3) 포함해 강유전성 물질을 단결정으로 얻기 곤란한 경우 소고시키는 것은 거의 대부분의 경우 가능하므로 먼저 소결체를 만들고, 분극방향을 가지런히 정렬시키면 커다란 단결정과 같은 기능을 갖게 할 수 있음
-> 강유전물질 세라믹스가 콘덴서 재료로서 중요한 위치 차지
·압전체-전자라이터에서 의료까지
-압전성 : 물체가 전압에 의해 신축, 물체에 힘 가하여 신축 후 물체 양 끝에 전압 형성
-압전성을 가진 압전체 얻는 방법
1) 압전성 나타내는 대칭성 가진 단결정 육성 ex) 시계의 발진자로 쓰이는 수정
2) 강유전성 물질(티탄산바륨) 소결체에 강한 전압 걸어 분극방향 정렬 = 단결정 성질
ex) 티탄산 지르콘산납(PZT)
장점 : 화학조성 변화, 시료 크기 및 형상 용이하게 변경 가능
-압전체의 응용범위
1) 압전 착화소자
원리 : 분극방향 정렬한 강유전성 세라믹스에 순간적 힘 가해 변형
-> (+)전하, (-)전하 중심 거리 변화 = 순간적 전류 흐름
변형 사라지면 다시 역방향으로 전류 흐름
재질, 형상에 따라 전압 차 차이 있고 간격 좁으면 불꽃 까지 튕길 수 있음
이용 : 가스레인지, 욕탕, 라이터 등 점화선
2) 압전체에 교류전압 가함
원리 : 신축하는 성질 이용해 진동자 만듬
이용 : 초음파 세척기(액체 진동자로 진동하여 깊숙한 오물도 제거 가능)
3) 압전체가 미약한 진동 받음
원리 : 교류 전압 발생
초음파 검출 원리 : 압전체 발생 초음파가 물체에 의해 반사되고 반사된 초음파
다시 압전체로 검출
-> 발산에서 수신까지 시간측정으로 물체의 거리 확인가능
또, 반사파 해석으로 물질 이상 확인 가능
이용 : 어군탐지, 수심측정, CT scanner
·세라믹 필터와 픽업
-주파수 f1의 교류전압 가하여 압전체 한끝 A를 진동 시키면 다른 끝 B로 진동이
전달되는데 Δt 만큼의 시간 걸림 = B에도 주파수 f1의 교류가 발생
-공진진동수 : B단에 발생 교류 A단에 겹쳐도 감쇠하지 않게 하는 주파수(f0)
1/Δt=f0
이런 원리 이용해 주파수가 섞여 있는 전파속에서도 공진 주파수 꺼낼 수 있음
-압전공진자(=세라믹필터) : PZT계의 세라믹스 많이 쓰임
텔레비전, 라디오 등의 튜너부품
-압전체 이용한 변압기 제조 -> 코일사용하지 않음 즉, 자기장 발생 없음
브라운관 등 곁에서 사용하더라도 지장 없음
-세라믹 필터 소형화
Δt를 소형이더라도 차이나게 할 수 있음 -> 표면탄성파장치(device SAW) 제작
표면탄성파장치 이용 : PZT, 산화아연 박막, 탄탈산리튬의 박판단결정에 사용
-픽업 : 물체의 요철을 기계적인 진동으로 검출해 압전체 이용 전기적 신호로 변환
레코드 플레이어, 지진의 예보, 열차판별 등에 이용
2. 도전성을 이용하는 세라믹스
·두 종류의 도전성
-전자도전성 : 전기를 통하는 것이 전자 이동에 의한 것. 금속도전성과 반도성으로 나뉨
-이온도전성 : 전기를 통하는 것이 이온의 움직임에 의한 것
-금속도전성 : 전기를 잘 통하는 성질. 온도가 상승함에 따라 도전율이 작아짐(저항 커짐)
금속의 대부분에서 이 같은 성질 보이며, 금속 아니더라도 전기를 잘 통하
는 한 무리의 물질에도 이 성질 나타남.
-반도성 : 도전율이 금속도전성보다는 작고, 온도 상승에 따라 전기를 통과하기 쉬운 특성
Si -> 반도성을 나타내는 대표적 금속임. 현대 전자기술의 기본 소재
여러 특징있는 장치에 사용되는 비금속도 반도성 있음
1) n형 반도성 : 마이너스(negative) 전하를 갖는 전자가 움직임.
주위가 전하를 갖지 않고 마이너스 전하의 움직임 그대로 마이너스전하의 이동에 대응
2) p형 반도성 : 플러스(positive) 전하인 정공이 움직이는 것에 의함
정공 : 빽빽한 전자 틈 사이에 빈틈이 있으면 그 빈틈으로 전자가 이동.
주변이 마이너스 전하 가지고 있으면 플러스 전하 쪽으로 쏠림
(플러스 전하가 움직이는 것처럼 보임)
-전기의 움직임의 용이성(도전율)
: 전자 또는 전공의 수와 전자 하나하나의 움직임의 용이성(mobility)과의 곱(積)으로 결정.
온도 증가 시 전기 잘 통하는 반도체 특징은 온도 증가 시 전자 또는 정공의 수 증가
-금속전도성 온도 증가 시 전자 움직임 활발해져 전자끼리 충돌하기 쉬워져 저항 커짐.
-개개 전자 움직임의 용이성=정공의 움직임의 용이성
: 반도체의 성질을 말하는데 사용되는 밴드 이론에서 밴드 폭에 대응
-밴드이론
n형 반도체 : 물질 속 전자를 방출하기 쉬운 미량의 성분으로부터 도전대로 방출된 전자
의 움직임에 의해 전기 통함
p형 반도체 : 전자를 받아들이기 쉬운 성분에 전자를 방출한 뒤 남는 가전자대에 생긴 정
공의 움직임으로 전기가 통함
-대부분 물질 도전대 너비가 가전자대 너비보다 넓음
-> 같은 종류의 물질에서는 전자쪽이 정공보다 모빌리티가 큼
(=같은 정도의 도전율 얻는다면 n형은 전자수가 작아도 되자만 p형은 많은 정공 필요)
n형에서 근소한 전자농도의 변화가 도전율에 큰 변화가 도전율에 큰 변화 줌=가스센서
p형에서 도전율을 변화시키기 위해 정공의 농도를 크게 바꾸지 않으면 안

키워드

세라믹스,   파인 세라믹스,   지르코니아,   라버프레스