Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu về Vật liệu gốm

I.

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA GỐM VIỆT NAM.
Nghề làm gốm là một trong những trong những nghề truyền thống lâu
đời nhất của Việt Nam. Kết quả khảo cổ học viết đồ gốm đã được người việt
chế tác, sử dụng cách đây khoảng 10.000 năm. Trải qua năm tháng, gốm sứ
không chỉ còn là những đồ dùng thủ công phục vụ nhu cầu thiết yếu trong đời
sống con người: chén, nồi, ấm, đĩa mà còn hơn thế, gốm sứ đã trở thành một
nét đẹp hồn dân tộc, trở thành một vẻ đẹp riêng, một niềm tự hào riêng nói
lên cốt cách, tâm hồn của một đất nước.
Để làm ra đồ gốm người thợ gốm phải qua các khâu chọn, xử lý và chế
đất, tạo dáng, tạo hoa văn, phủ men và cuối cùng là nung sản phẩm. Kinh
nghiệm truyền đời của làng gốm Bác Tràng là: ‘nhất xương, nhì da, thứ ba
dạc lò’. Người thợ gốm quan niệm hiện vật gốm không khác nào một cơ thể
sống, một vũ trụ thu nhỏ trong đó có sự kết hợp hài hòa của ngũ hành là: kim,
mộc, thủy, hỏa, thổ. Sự phát triển của nghề được xem như là sự hành thông
của ngũ hành mà sự hành thông của ngũ hành lại nằm trong quá trình lao
động sáng tạo với những quá trình kĩ thuật chặt chẽ, chính xác.
Sau đây, xin nêu vài nét khát quát sự có mặt của gốm qua quá
trình phát triển lịch sử đất nước:


1. Thời tiền sử: những sản phẩm đất nung được phát hiện cho thấy ở
giai đoạn đầu thường thô có pha lẫn cát hoặc các tạp chất khác, được nặn
bằng tay, hoa văn đơn giản ở phía ngoài như các vạch chéo, vân sóng, vân


chải răng lược... Các hoa văn này được tạo ra khi sản phẩm còn ướt, một số
được tạo bằng bàn dập hoặc dùng que nhọn để vẽ, vạch.
Các nhà chuyên môn cho rằng trong suốt thời gian dài, từ lúc phát
minh ra đồ gốm tới đầu thời kỳ đồ đồng, phần lớn gốm được hình thành bởi
bàn tay của phụ nữ (vân tay để lại trên sản phẩm cho thấy điều đó); được
nung ngoài trời, nhiệt độ thường dưới 700ºc. Các sản phẩm gốm thời kỳ này
là đồ đựng, đồ đun nấu, về cuối ta thấy xuất hiện thêm các loại đồ dùng để ăn
uống, trang sức.
2. Thời kỳ đồ đồng:

Ở Việt Nam (cách đây 4000 năm), hầu hết các sản phẩm gốm được
hình thành bằng bàn xoay một cách khá thành thạo, do vậy tạo nên sự phong
phú về chủng loại và kiểu dáng sản phẩm: ngoài các sản phẩm đun nấu còn
thấy những sản phẩm gốm để chứa đựng, dụng cụ ăn uống, trang sức, công
cụ lao động và gốm mỹ thuật. Về trang trí, gốm đất nung chủ yếu có các hoa
văn hình hoạ, nét chìm là chính. Một số sản phẩm được xoa một lớp áo bằng
nước đất khác màu nhưng chưa phải men. Các hoa văn trang trí và cách tạo
dáng của gốm giai đoạn này có ảnh hưởng đến tạo dáng và trang trí trên đồ
đồng cùng thời.
3. Thời đại đồ sắt: gốm đất nung được sản xuất hầu như khắp các
vùng trong nước. Chất lượng gốm còn non lửa và vẫn thô sơ nhưng về tạo
dáng và trang trí thì chưa có thời kỳ nào đặc sắc và phong phú bằng. Hiện vật
thời kỳ này cho thấy nghề gốm vẫn gắn bó với nghề nông nhưng nam giới đã
đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất.
Đến thế kỷ II trước công nguyên Việt Nam bị rơi vào ách thống trị của
phong kiến phương Bắc. Nghề gốm tiếp tục phát triển trên vốn kinh nghiệm
cổ truyền, có tiếp thu ảnh hưởng của gốm Trung Hoa. Về chủng loại sản
phẩm, xuất hiện thêm loại gốm kiến trúc như gạch, ngói. Ngoài ra còn có các
tượng động vật nhỏ như lợn, bò với kiểu nặn sơ sài. Phong cách gốm thời kỳ


này mang phong cách hán hoặc kết hợp hoa văn việt và hoa văn hán. Nhiều
sản phẩm gốm hán khác được cải biên theo phong cách Việt.
4. Thời Lý - Trần:


Thế kỷ X đánh dấu bước ngoặt trong lịch sử Việt Nam. Thời kỳ phục hồi
độc lập dân tộc sau hơn mười thế kỷ đô hộ của phong kiến Trung Hoa. Suốt
bốn thế kỷ, từ nhà Lý sang nhà Trần, đồ gốm đạt được những thành tựu rực
rỡ. Quy mô sản xuất, chủng loại sản phẩm, chất liệu... Đều được mở rộng.
Nhiều loại men được ứng dụng và ổn định về công nghệ. Đặc biệt men trắng
cũng xuất hiện ở thời kỳ này ngoài men tro và men đất. Ba yếu tố cơ bản tạo
nên vẻ đẹp của đồ gốm là hình dáng, hoa văn trang trí, men màu. Sự phát
triển của kỹ thuật và trình độ thẩm mỹ cao đã tạo nên sản phẩm gốm thời kỳ
này có ba loại nổi tiếng là gốm men trắng ngà chạm đắp nổi, gốm hoa nâu,
gốm men ngọc.
Về tạo dáng gốm Lý - Trần ngoài những hình mẫu trong thiên nhiên
như hoa, quả là cách tạo dáng của những đồ đồng trước đó. Trang trí trên
gốm Lý - Trần, hoa văn hình học chiếm vị trí phụ. Những hoạ tiết chính ở đây
là hoa lá, chim, thú, người. Hoa văn trang trí với cách miêu tả giản dị, mộc
mạc rất gần gũi với thiên nhiên và con người việt nam. Một đặc điểm nữa là
nét chìm được làm "bè" ra, một bên rõ cạnh, một bên biến dần vào sản phẩm,
làm chỗ chảy dồn men, tạo nên độ đậm nhạt cho hoạ tiết như trên gốm men
ngọc hoặc làm giới hạn để tô nâu.
Về kỹ thuật, lò nung cho gốm thời Lý - Trần có một bước tiến lớn như
việc sử dụng các lò cóc, lò nằm, có khi cả lò rồng để nâng nhiệt độ nung cho
sản phẩm lên đến 1200ºc – 1280ºc. Việc sử dụng bao nung và kỹ thuật nung
chồng bằng con kê (lòng dong) được ứng dụng rộng rãi đối với nhiều loại sản
phẩm đã cho thấy đạt trình độ sản xuất gốm cao cấp, nhất là gốm men ngọc.
Nhiều địa phương sản xuất gốm ở Thanh Hoá, Hà Nội, vùng Nam Định...


Chứng tỏ sự hình thành gốm tập trung và mang tính chuyên nghiệp.
Gốm Lý - Trần đã tạo nên sự chuyển hoá bước đầu giữa yêu cầu sử
dụng với chất liệu. Điều này nó thể hiện bước tiến bộ về mặt kỹ thuật và nghệ
thuật, phản ánh tư tưởng duy lý trong quá trình sáng tạo gốm và ứng dụng
nó vào đời sống một cách tốt đẹp nhất, phù hợp nhất.
5. Sau thế kỷ 14:

Nhiều trung tâm sản xuất gốm chuyên môn hoá nổi tiếng như Bát
Tràng, Thổ Hà, Phù Lãng, Hương Canh, Hàm Rồng, Mỹ Thiện, Phú Vinh...
Chứng tỏ sức sống mạnh mẽ của nghề. Nhiều sản phẩm gốm ghi lại địa
phương, ngày tháng và người sáng tạo ra nó. Nhiều quốc gia đã nhập gốm từ
Việt Nam, đặc biệt thợ giỏi của Nhật Bản còn bắt chước gốm của Việt Nam.
Tiêu biểu cho kỹ thuật và nghệ thuật gốm Việt Nam thời kỳ này là gốm
hoa lam; gốm chạm đắp nổi tinh tế, có bản sắc riêng. Ngoài ra còn có loại
gốm vẽ men mà người Nhật thời đó trong trà đạo rất ưa chuộng, gọi là "hồng
an nam".
Về kỹ thuật, các loại lò rồng cỡ lớn đã được sử dụng khá rộng rãi, nhiệt
độ và chế độ nung, điều khiển lửa một cách chủ động. Loại men tro trấu, tro
cây được dùng nhiều. Kỹ thuật vẽ hoa đã đạt tới trình độ thành thục, nét
trang trí phóng bút mang nhiều chất hội hoạ.
Đến thời Gia Long (đầu thế kỷ XIX), nghề gốm có dấu hiệu xuống dốc
bởi việc nhập gốm từ Trung Hoa theo các đơn đặt hàng của triều đình Huế.
Một vài cơ sở sản xuất gốm ở Biên Hoà, Lái Thiêu đã phát triển một loại gốm


men lửa trung (thường gọi là gốm Biên Hoà) được sử dụng khá rộng rãi ở
các địa phương lân cận. Đầu thế kỷ XX, ở miền Bắc, một vài cơ sở đã nhập
thiết bị từ nước ngoài và nghiên cứu sản xuất đồ sứ, nhưng kết quả không
đáng kể.
Trong những năm chiến tranh chống Pháp và chống Mỹ, người Việt
Nam không có điều kiện để phát triển nghề thủ công nói chung và nghề gốm
nói riêng. Nghề gốm bị sa sút và có lúc tưởng chừng bị mất nghề. Sau ngày
đất nước thống nhất, hầu hết các nghề thủ công được hồi sinh, trong đó nghề
gốm là một nghề đã được khôi phục và phát triển rất nhanh. Nhiều trung tâm
gốm trở lại hoạt động sôi nổi và rất năng động như Bát Tràng, Đông Triều,
Phù Lãng, Biên Hoà... May mắn thay, các lớp nghệ nhân cũ vẫn còn và các lớp
nghệ nhân mới đang xuất hiện. Sản phẩm gốm của Việt Nam từ lâu đã là một
mặt hàng xuất khẩu có giá trị cao và hôm nay nó còn là một mặt hàng lưu
niệm không thể thiếu đối với nhiều du khách gần xa.
II.

VẬT LIỆU GỐM, GỐM:
Khái niệm gốm: là loại vật liệu có cấu trúc tinh thể bao gồm các hợp chất
giữa kim loại và á kim như kim loại với oxi (các oxit), kim loại với nitơ ( các
nitrua) kim loại với cabon ( các cacbua), kim loại với silic( các silisua), kim
loại với lưu huỳnh ( các sunfua)… liên kết chủ yếu trong vật liệu gốm là liên
kết ion tuy nhiên cũng có trường hợp liên kết cộng hóa trị có vai trò
chính.Nguyên liệu để sản xuất gốm gồm một phần hay tất cả là đất sét haycao
lanh. Phối liệu để sản xuất gốm được tạo hình và sản xuất ở nhiệt độ cao làm
cho vật liệu có những tính chất lý hóa đặc trưng. Từ gốm còn được dùng để
chỉ những sản phẩm làm từ vật liệu gốm.

III.

TÍNH CHẤT CHUNG CỦA GỐM:
1. THÀNH PHẦN
Thành phần chính của đất sét là các khoáng alumôsilicát ngậm nước
(nAl2O3.mSiO2.pH2O) chúng được tạo thành do fenspát bị phong hóa. Tùy theo
điều kiện của từng môi trường mà các khoáng tạo ra có thành phần khác
nhau, khoáng caolinit 2SiO2.Al2O3.2H2O và khoáng montmôrilonit
4SiO2.Al2O3.nH2O là hai khoáng quyết định những tính chất quan trọng của
đất sét như độ dẻo, độ co, độ phân tán, khả năng chịu lửa v.v.
Ngoài ra trong đất sét còn chứa các tạp chất vô cơ và hữu cơ như thạch
anh (SiO2), cacbonat (CaCO3, MgCO3), các hợp chất sắt Fe(OH)3, FeS2, tạp chất
hữu cơ ở dạng than bùn . Màu sắc của đất sét là do tạp chất vô cơ và hữu cơ
quyết định.


2. TÍNH CHẤT CƠ BẢN
Tính chất chủ yếu của đất sét là tính dẻo do đất sét có cấu tạo dạng lớp,
có khả năng trao đổi ion và hấp thụ nước nên khi nhào trộn với nước thì đất
sét sẽ bị hidrat hóa tạo thành các lớp nước bao quanh dưới tác dụng của
ngoại lực ác lớp đất sét trượt lên nhau.
Sự co thể tích khi nung và khi sấy khô. Hiện tượng co thường đi đôi với
hiện tượng nứt, tách, cong vênh. Độ co rút được tính bằng phần trăm thể tích
sau so với thể tích ban đầu khoảng 5-18%.
Sự thay đổi tính chất hóa lý của đất sét sau khi nung: do đất sét gồm
nhiều khoáng chất khi gia nhiệt sẽ xảy ra nhiều quá trình hóa lý như: sự mất
nước (lý học), biến đổi thành phần khoáng, biến dổi cấu trúc tinh thể hoặc
thù hình, tạo pha mới và gây kết khối. Do đó, sau khi nung thành phần
khoáng cơ bản của vật liệu gốm là mulit 3Al2O3.2SiO2 (A3S2) đây là khoáng
làm cho sản phẩm có cường độ cao và bền nhiệt.
3. TÍNH CHẤT KHÁC
Ngoài ra, vật liệu gốm còn có đặc tính cơ, tính xốp, tính nhiệt, tính từ và
tính quang, tính điện .
3.1. Về đặc tính cơ: vật liệu gốm có độ rắn cao nên được dùng làm vật
liệu mài, vật liệu giá đỡ...
3.2. Về đặc tính xốp: thể hiện ở khả năng trương nở thể tích lớn do kiểu
cấu trúc dạng vảy chồng khít lên nhau, tạo điều kiện cho các phân tử nước
dễ bám vào khoảng không gian trống và làm tăng thể tích lên 16 lần so với
ban đầu.
3.3. Về đặc tính nhiệt: vật liệu gốm có nhiệt độ nóng chảy cao, đặc biệt là
hệ số giãn nở nhiệt thấp nên được dùng làm các thiết bị đòi hỏi có độ bền
nhiệt, chịu được các xung nhiệt lớn (lót lò, bọc tàu vũ trụ... )
3.4. Về đặc tính từ: Đặc tính từ của vật liệu gốm rất đa dạng. Ta có thể
tổng hợp được gốm nghịch từ, gốm thuận từ, gốm sắt từ, gốm phản sắt từ


với độ từ cảm thay đổi từ 0 đến 10 và phụ thuộc rất đa dạng vào nhiệt độ
cũng như từ trường ngoài.
3.5. Về đặc tính quang: do trong thành phần đất sét có mặt các oxit kim
loại nhóm II đến nhóm VIB như ZnO, Ti2O, BaTi3O… được dùng làm chất
xúc tác quang hóa.
Ta có thể tổng hợp được các loại vật liệu có các tính chất quang học
khác nhau như vật liệu phát quang dưới tác dụng của dòng điện (chất điện
phát quang), vật liệu phát quang dưới tác dụng của ánh sáng (chất lân
quang) hoặc các loại gốm sử dụng trong thiết bị phát tia laze.
3.6. Về đặc tính điện: độ dẫn điện của vật liệu gốm thay đổi trong một
phạm vi khá rộng từ dưới 10 Ω-1cm-1 đến 10−12 Ω-1cm-1 .
Có loại vật liệu gốm trong đó phần tử dẫn điện là electron như trong kim loại,
cũng có loại vật liệu gốm trong đó ion đóng vai trò là phần tử dẫn điện. Do đó
ta có thể tổng hợp nhiều loại vật liệu gốm kỹ thuật điện khác nhau như gốm
cách điện, gốm bán dẫn điện, gốm siêu dẫn điện,...
Tính chất vật liệu gốm không phải chỉ phụ thuộc vào thành phần hoá
học (độ nguyên chất, lượng và loại tạp chất có trong đó) mà phụ thuộc khá
nhiều vào trạng thái cấu trúc của nó:
- Đơn tinh thể có cấu trúc lớn
- Dạng bột có cấp hạt xác định (nanô, micrô, mili,... )
- Dạng sợi có kích thước xác định (micrô, mili,... )
- Khối đa tinh thể thiêu kết từ bột
- Dạng màng mỏng có độ dày rất bé cỡ nanô, micrô, mili
Ví dụ cùng thành phần hoá học là nhôm oxit nhưng sản phẩm dưới
dạng khối đơn tinh thể α-Al2O3 thì rất trơ về hoá học, có độ rắn cao được
dùng làm đá quý (khi có lẫn một lượng tạp chất nào đó), làm kim đĩa hát, làm
các ổ gối đỡ. Nếu sản phẩm dưới dạng vật liệu xốp γ-Al 2O3 thì có dung tích
hấp phụ lớn được dùng làm chất mang xúc tác. Nếu sản phẩm dưới dạng
màng mỏng có độ bền hoá học cao được dùng để phủ gốm. Nếu sản phẩm
dưới dạng sợi được dùng làm cốt cách nhiệt cho gốm kim loại. Nếu sản phẩm
dưới dạng bột α-Al2O3 hoặc bột α-Al2O3 rồi tiến hành thiêu kết thành khối thì
IV.

được dùng làm vật liệu cắt gọt, bột mài...
CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP VẬT LIỆU GỐM:


Có nhiều phương pháp tổng hợp vật liệu gốm, mỗi phương pháp cho
phép tổng hợp được ưu tiên dưới những dạng sản phẩm khác nhau (đơn tinh
thể có kích thước lớn, bột đa tinh thể có cấp hạt xác định (nanô, micrô, mili),
màng mỏng, dạng sợi...). Do đó xuất phát từ lĩnh vực sử dụng, từ yêu cầu
dạng sản phẩm, điều kiện phòng thí nghiệm ta lựa chọn phương pháp thích
hợp.
Vật liệu gốm đã góp phần đặc biệt quan trọng đối với sự phát triển của
mọi ngành khoa học kỹ thuật và công nghiệp cuối thế kỷ XX như công nghệ
vật liệu xây dựng, công nghệ chế tạo máy, giao thông vận tải, công nghệ
thông tin, kỹ thuật điện, từ, quang, công nghệ chinh phục vũ trụ... Đến lượt
mình, nhờ sự phát triển đặc biệt nhanh chóng của khoa học kỹ thuật và công
nghệ cuối thế kỷ XX, nó đã góp phần cho việc xây dựng nhiều phương pháp
hiện đại để tổng hợp được nhiều dạng vật liệu mới có cấu trúc và tính chất
đặc biệt.
Có nhiều cách phân loại phương pháp tổng hợp vật liệu gốm, sau đây là
một số cách phân loại
1. DỰA VÀO SẢN PHẨM
Phân thành:
- Tổng hợp vật liệu gốm dưới dạng bột (nanô, micrô, mili,... );
- Thiêu kết bột gốm thành linh kiện mong muốn;
- Tổng hợp vật liệu gốm dưới dạng màng mỏng;
- Tổng hợp vật liệu gốm dưới dạng sợi.
2. DỰA VÀO ĐIỀU KIỆN KĨ THUẬT
Phân thành:
- Phương pháp sử dụng nhiệt độ cao;
- Phương pháp tổng hợp dưới áp suất cao;
- Phương pháp tổng hợp có sử dụng pha hơi...
3. TRONG TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU NÀY
Chúng tôi phân thành các phương pháp sau:


3.1. Phương pháp gốm truyền thống: Thực hiện phản ứng giữa các pha
rắn ở nhiệt độ cao. Sản phẩm của phương pháp này thông thường dưới dạng
bột có cấp hạt cỡ milimet. Từ sản phẩm đó mới tiến hành tạo hình và thực
hiện quá trình kết khối thành vật liệu cụ thể. Đây là phương pháp được phát
triển lâu đời nhất nhưng sang thiên niên kỷ này vẫn được áp dụng rộng rãi.
3.2. Các phương pháp precursor: phương pháp này dùng thủ thuật hoá
học để tăng mức độ tiếp xúc giữa các chất phản ứng nhằm tăng tốc độ phản
ứng và hạ nhiệt độ phản ứng. Các phương pháp này thường cho sản phẩm
gốm dưới dạng bột mịn hơn sản phẩm thu được theo phương pháp gốm
truyền thống, có thể đạt tới cấp hạt micrô.
Tuỳ theo mức độ phân tán các chất phản ứng có thể phân thành hai
phương pháp precursor là:
3.2.1. Phương pháp precursor phân tử: gồm có phương pháp đồng kết tủa
và phương pháp sol-gel.
3.2.2. Phương pháp precursor nguyên tử: gồm có phương pháp đồng tạo
phức (phức đa nhân) và phương pháp kết tinh tạo dung dịch rắn.
3.3. Phương pháp sol-gel: phương pháp này cũng thực hiện việc tăng mức
độ khuếch tán các chất tham gia phản ứng dưới dạng phân tử, nhưng cơ sở lí
thuyết của phương pháp này có nhiều nét đặc thù riêng và đặc biệt là phương
pháp này có thể tổng hợp được vật liệu gốm dưới dạng bột micrô, nanô,
màng mỏng, dạng sợi, do đó được tách ra thành một phương pháp độc lập.
3.4. Phương pháp kết tinh từ pha lỏng đồng thể hoặc từ pha thuỷ tinh:
Dựa vào giản đồ trạng thái cân bằng giữa pha lỏng và pha rắn để kết tinh.
Phương pháp này cho sản phẩm gốm dưới dạng tinh thể lớn (đơn tinh thể
hoặc đa tinh thể), hoặc sản phẩm dưới dạng gốm - thuỷ tinh (GlassCeramics).
3.5. Phương pháp thực hiện phản ứng xâm nhập, hoặc phản ứng trao
đổi ion trên nền của một cấu trúc mở đã có sẵn: Đây là một phương pháp
cho phép tổng hợp được nhiều hợp chất mới phần lớn dưới dạng bột.
3.6. Phương pháp điện hoá và phương pháp hoá học mềm (Soft
Chemisty): Các phương pháp điện hoá cho phép tạo được vật liệu dưới dạng
màng mỏng hoặc những dạng đơn tinh thể có góc cạnh rất hoàn chỉnh. Sử
dụng thủ thuật thực nghiệm đặc biệt của hoá học có thể tổng hợp được nhiều


hợp chất có mức oxi hoá bất thường và cấu trúc đặc biệt. Sản phẩm của các
phương pháp này chủ yếu dưới dạng bột.
3.7. Các phương pháp sử dụng áp suất cao và phương pháp thuỷ nhiệt:
phương pháp này cho phép chế tạo được chất rắn có kiểu phối trí mới, kiểu
liên kết mới và trạng thái oxi hoá bất thường. Thực hiện phản ứng trong các
nồi hấp cho phép thu được những đơn tinh thể có kích thước lớn.
3.8. Các phương pháp có sự tham gia của pha hơi: như phương pháp
CVT (Chemical Vapor Transport), phương pháp CVD (Chemical Vapor
Decomposition), phương pháp CPE (Chemical Phase Epitaxy), phương pháp
MBE (Molecular Beam Epitaxy) cho phép chế tạo được nhiều loại vật liệu
gốm rất đa dạng: bột nanô, màng mỏng với bề dày nanô, mircô... xen kẽ
nhau...
3.9. Các phương pháp nuôi đơn tinh thể: phương pháp này cho phép chế
tạo được những tinh thể hoàn chỉnh có kích thước lớn với độ nguyên chất
cao. Hầu hết các phương pháp chế tạo vật liệu đều liên quan đến việc thực
hiện phản ứng giữa các pha rắn. Do đó, trước khi giới thiệu các phương pháp
chúng tôi nhận thấy cần thiết phải trình bày một số nét lý thuyết về phản ứng
giữa các pha rắn là những vấn đề còn ít được nói đến trong giáo trình hoá vô
cơ và hoá lý của chúng ta. Tài liệu này nhằm phục vụ cho những nhà hoá học,
vật liệu học quan tâm đến vật liệu gốm, trong đó đối tượng chủ yếu là sinh
viên và học viên cao học đi về lĩnh vực vật liệu.
V.

GỐM DÙNG TRONG KĨ THUẬT ĐIỆN TỬ, VÔ TUYẾN:
Các ngành công nghiệp điện tử toàn cầu sẽ không tồn tại mà không có đồ
gốm. Các loại gốm sứ có tính chất điện bao gồm cả cách điện, bán dẫn, siêu dẫn
và áp điện rất quan trọng với các sản phẩm như điện thoại di động, máy vi tính,
truyền hình, và các sản phẩm điện tử tiêu dùng khác.
1. GỐM SỨ CÁCH ĐIỆN
1.1. Khái niệm
Sứ là vật liệu gốm mịn, không thấm nước, thường có màu trắng. học cao,
tính ổn ổn định nhiệt và hóa học tốt.
Sứ điện là các vật liệu sứ cách điện dùng trong kĩ thuật điên, chủ yếu là các
loại thiết bị cho đường dây truyền tải điện.
1.2. Tính chất


Gốm sứ cách điện được làm bằng chất liệu đất nung có độ bền cao, sứ cách
điện được sử dụng rộng rãi tại các trạm biến áp hay các công trình điện 24,
35, 110, 220 và 550kV. Không chỉ có độ bền, sứ gốm còn có sức chịu nhiệt lớn,
khả năng chống chịu với thời tiết khắc nghiệt tốt hơn sứ thủy tinh hay sứ
polymer, được sử dụng trong môi trường kể cả sương muối.
1.3 Phân loại và ứng dụng
Sứ cách điện thường được thiết kế và sản xuất cho cấp điện áp nhất định và
được chia thành hai dạng chính: sứ đỡ hay sứ treo dùng để đỡ hay treo thanh
cái, dây dẫn và các bộ phận mang điện; sứ xuyên dùng để dẫn nhánh hay dẫn
xuyên qua tường hoặc nhà.
1.3.1. Sứ xuyên

1.3.2. Sứ trao
Thường dùng cho đường dây có điện áp từ 35kV trở xuống, khi đường dây
vượt sông hay đường giao thông thì có thể dùng sứ treo.


1.3.3. Sứ treo
Có thể phân thành sứ thanh và sứ đĩa. Sứ thanh được chế tạo có chiều dài và
chịu được một điện áp xác định trước. Chuỗi sứ được kết lại từ các đĩa và số
lượng được ghép với nhau tùy thuộc điện áp đường dây. Ưu điểm của việc
dùng chuỗi sứ cho đường dây cao thế là điện áp làm việc có thể tăng bằng
cách thêm các đĩa sứ với chi phí nhỏ.
Khi cần tăng cường về lực người ta dùng các chuỗi sứ ghép song song,
khi tăngcường cách điện người ta tăng thêm số đĩa. Việc kẹp dây dẫn vào sứ
đứng được thực hiện bằng cách quấn dây hoặc bằng ghíp kẹp dây chuyên
dụng.
Việc kẹp dây vào sứ treo được thực hiện bằng khóa kẹp dây chuyên
dụng.
Đường dây có điện áp 110kV trở lên dùng sứ treo. Chuỗi sứ treo gồm các đĩa
sứ tuỳ theo cấp điện áp mà chuỗi sứ có số đĩa khác nhau.


Ta cũng có thể thấy sứ cách điện trong một số loại tụ điện yêu cầu điện
áp đánh thủng lớn.
Ngoài ra các sản phẩm này còn được sử dụng rộng rãi trong điện thoại
di động, hệ thống định vị tự động và mấy nghe nhạc cầm tay.

Trong bugi của động cơ, ngoài vai trò cách điện những sản phẩm này
còn có đặc tính chịu nhiệt cao cũng như trơ với môi trường. Thường được sử
dụng để sản xuất các bộ phận của máy bay, trực thăng, ô tô, …


2. GỐM ÁP ĐIỆN


2.1. Khái niệm:
Là loại vật liệu gốm có tính chất áp điện như BaTiO 3,PbTiO3…
2.2. Tính chất áp điện:
Khi áp vào vật một trường điện thì nó biến đổi hình dạng và ngược lại khi
dùng cơ học tác động vào nó thì nó tạo ra dòng điện. Nó như một máy biến
đổi trực tiếp từ điện năng sang cơ năng và ngược lại. Nếu như theo chiều
hướng thuận, có nghĩa là tác dụng lực lên vật thì sẽ sinh ra điện và ngược lại
là áp điện nghịch: sẽ làm cho vật thay đổi kích thước.
- Gốm áp điện còn được nghiên cứu về tính quang điện tử dùng trong kĩ thuật
laze.
2.3. Quy trình công nghệ cơ bản:
Trộn đồng nhất PbO-ZrO2-TiO3
Nghiền ướt với ethanol
Sấy khô 80
Sàng rung
Tạo hình ( đúc, đùn) thêm chất kết dính hữu cơ
Nung kết khối (1200-)


Cụ thể các giai đoạn như sau:
Thường nghiền trộn bằng phương pháp nghiền ướt trong máy nghiền
bi và sử dụng máy nghiền rung để oxit tránh bị nhiễm bẩn, thể tích nước phải
đủ để đảm bảo hỗn hợp ở dạng chảy lỏng, thường là 100-200% thể tích của
bột, có thể thêm vào một số phụ gia để có các tính chất khác mà mình mong
muốn. Thêm vào acceptors dopants tạp ra lỗ trống oxi ( anion) tạp thành PTZ
cứng có hằng số điện áp thấp nhưng làm giảm thiệt hại vật liệu, là đầu dò
siêu âm. Thêm vào acceptors dopants tạo ra lỗ trống kim loại(cation) tạo
thành PTZ mềm có hằng số điện áp cap hơn PTZ cứng nhưng lại thiệt hại lớn
ma sát nội trong vật liệu, làm thiết bị truyền động, đầu dò trong viễn thám,
điện năng thấp.
Ta xử lý nguyên liệu theo tuần tự các quy trình:
+ Trộn oxit: trộn BaCO3 với TiO2 ở nhiệt độ khoảng 1100 , kích thước
hạt khoảng micromet, sau đó là quá trình Oxalate giúp chúng ta có thể dễ
điều chỉnh tỉ lệ Ba/Ti, tạo các bán tinh thể BT kích thước khoảng 10
micromet.
+ Tiếp tục xử lý Alkoxide: trộn Ba(OH)2 với Ti(OH)3 , dựa vào điều kiện
cơ chế phản ứng, có thể tạo thành những đơn tinh thể kích thước 50nm. Tổng
hợp lớp nước hóa họa( Hydrothermal Synthesis): tạo các lớp điện môi kích
thước bé hơn 3 micromet.
Xử lý nhiệt trước khi nung: tạo oxit hoạt tính, đảm bảo độ đồng đều của
phối liệu, sau đó nghiền lại thành bột rồi đem tạo hình.
Tạo hình: có nhiều phương pháp tạo hình:
- Nén khô
- Nén đẳng hìn thêm vào một số phụ gia để có các tính chất khác mà mình
mong muốn. thêm vào một số phụ gia để có các tính chất khác mà mình mong
muốn. thêm vào một số phụ gia để có các tính chất khác mà mình mong
muốn.
- Đùn….
Xử lý nhiệt độ cao, nung kết khối:


Thường nung ở nhiệt độ khoảng 0.8Tnc, với Tnc là nhiệt độ nóng chảy
của phối liệu, đây là giai đoạn quan trọng nhất, các cation sẽ khuyết tán vào
các lỗ trống, sai sót, tạo thành cấu trúc áp điện.
Tại giai đoạn nung kết khối vì tránh cho chì bay hơi làm thay đổi tỉ lệ
chì trong hỗn hợp cần nung thiêu kết trong lò kín. Mặc dù vậy vẫn tổn thấy 23% chì so với ban đầu.
2.4. Một số ứng dụng của gốm áp điện:
Gốm áp điện hiện nay được sử dụng rộng rãi trong kĩ thuật và trong đời
sống. Xu hướng hiện nay là nghiên cứu gốm PZT(PbO-ZrO 2-TiO3) chứa các
phụ gia khác nhau nhằm tạo ra các vật liệu mới đáp ứng các lĩnh vực trong
đời sống.
2.4.1. Thiết bị cảm biến
Gốm áp điện có thể được sử dụng như cảm biến ứng suất và cảm biến gia tốc,
do hiệu ứng áp điện trực tiếp. Nó có vai trò vô cùng to lớn trong công nghệ
nghiên cứu vật liệu nano, cảm biến những thay đổi khoảng cách, lực vô cùng
bé, chế tạo vật liệu từ, chế tạo các bảng mạch, vi mạch điện tử… có ý nghĩa vô
cùng quan trọng không thể thay thế được trong ngành vật liệu điện tử ngày
nay.
Chế tạo các Cantilever cho các mày phân tích nano( AFM, STM…)
2.4.2. Đầu dò siêu âm
Ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực quân sự. Siêu âm dò quét rất hữu ích
trong ngành điện tử y tế cho lâm sang các ứng dụng khác nhau, từ chẩn đoán
để điều trị và phẩu thuật: dựa trên các lĩnh vực siêu âm tiếng dội. Đầu dò siêu
âm chuyển đổi năng lượng điện vào mẫu cơ khí khi tạo ra một xung âm thanh
và chuyển đổi năng lượng cơ học thành tín hiệu điện khi phát hiện sóng tán
xạ. Những tiếng vang thay đổi cường độ theo các loại mô hoặc cấu trúc cơ
thể, do đó tạo ra hình ảnh.
2.4.3. Bộ phận đánh lửa khí
Điện áp cao trong gốm áp điện, dưới áp lực cơ khí có thể gây ra tình
trạng bắt lửa và bốc cháy khí. Có hai điều kiện để ứng dụng lực cơ khí, hoặc
bằng một ứng dụng bang xung nhanh hoặc tăng dần, liên tục.
2.4.4. Thiết bị truyền động





Máy in kim là sản phẩm đầu tiên thương mại hóa rộng rãi bằng cách sử dụng
gốm sứ thiết bị truyền động.
Động cơ pieze

3. GỐM TỤ ĐIỆN

Sứ tụ điện yêu cầu quan trọng nhất là bền điện và bền kéo . Sứ điện
thường phải là các loại sứ cứng. Độ bền điện môi phụ thuộc vào :
- Thành phần.
-Cấu trúc vật liệu.
- Hình dạng sản phẩm.


Sứ điện thường phải có hình dạng rất đặc biệt nhằm kéo dài đường có thể
dẫn điện giữa hai điện cực.
Các loại sứ điện thường có tráng men để nâng cao độ bền cơ và độ bền
điện. Màu men thường có màu tối để tăng khả năng hấp thụ nhiệt, giảm
nhanh lượng ẩm bám trên bề mặt. Hình dạng sứ: thường không có dạng góc
nhọn để tranh hiện tượng điện tích tập trung.
4. GỐM TỪ TÍNH

4.1. Khái niệm:
Là một loại hợp chất gồm oxit sắt từ Fe2O3 hoặc Fe3O4 kết hợp với một hay
nhiều nguyên tố kim loại.
4.2. Tính chất:
Chúng đều là những hợp chất không dẫn điện, từ tính cao và chịu nhiệt độ
cao.
Kháng từ thấp có nghĩa là từ hóa của vật liệu có thể dễ dàng đảo ngược
hướng mà không tiêu hao năng lượng
4.3. Quy trình sản xuất:
4.3.1. Chu trình sản xuất gốm từ tính cao
Ferrite Nam châm có từ tính cao (Magnets Ceramic) được sản xuất bởi nung
thiêu kết (ở giữa 1.000-1.350oC) là một hỗn hợp của sắt oxit (Fe2O3) và stronti


cacbonat (SrCO3) hoặc bari cacbonat (BaCO3) để tạo thành một oxit kim loại.
Trong quá trình nung, các hóa chất khác như coban (Co) và lanthanum (La)
được thêm vào để cải thiện hiệu suất từ. Sau đó, sản phẩm được làm lạnh và
xay tạo thành các hạt nhỏ có kích thước 2μm.
SrCO3 + Fe2O3 → SrOFe2O3 + CO2
SrOFe2O3 + 5Fe2O3 →SrO.6(Fe2O3)

BaCO3 + Fe2O3 → BaOFe2O3 + CO2
BaOFe2O3 + 5Fe2O3 → BaO.6(Fe2O3)
Tiếp đó, bột được ép khô hay ướt, sấy khô và tái thiêu kết. Trong giai
đoạn này, ta đưa vào một từ trường bên ngoài vào áp lên vật liệu bột để sắp
xếp các hạt bột thành từng dòng. Trong khi các lực từ tính đang được áp lên
vật liệu, bột được ép từ phía trên và dưới cùng với búa thủy động hoặc cơ khí
để nén nó để trong vòng khoảng 0,125 inch (0,32 cm) áp lực của búa hay
máy cơ khí là khoảng 10.000 psi đến 15.000 psi (70 MPa đến 100 MPa).
Sau đó, đến quá trình nén bột kim loại để biến chúng thành hợp chất.
Quá trình này thường gồm 3 giai đoạn:





Trong giai đoạn đầu, các vật liệu nén dược làm nóng ở nhiệt độ thấp, hơi
Trong giai đoạn thứ hai, nhiệt độ được nâng lên khoảng 70-90% trong những
điểm nóng chảy của hợp kim kim loại và giai đoạn này diễn ra trong vài giờ
hoặc vài ngày để các hạt nhỏ liên kết với nhau.
Giai đoạn cuối cùng, các nguyên liệu được làm lạnh xuống từ từ dưới sự kiểm
soát từng khoảng nhiệt độ.
Quá trình ủ: Các hạt kết dính sau khi trải qua hệ thống sưởi và làm mát
sẽ được đem đi ủ. Giai đoạn này giúp loại bỏ hoàn toàn các tạp chất dư và
tăng dộ từ tính.
Cuối cùng là quá trình gia công và từ hóa: làm cho bề mặt nhẵn bóng,
phủ lớp bảo vệ bên ngoài, các vật liệu tiếp tục nạp năng lượng điện từ
trường nó giúp gắn kết các nhóm nguyên tử bên trong vật liệu tạo thành một
nam châm vĩnh cửu mạnh.
4.3.2. Chu trình sản xuất gốm từ tính mềm:
4.3.2.1.
Trộn bột


Trong trộn hoạt động, các muối của các kim loại (trong biểu mẫu của
các oxit hoặc cacbonat) được kiểm tra độ tinh khiết (ppm). Nguyên liệu có dộ
tinh khiết cao rất cần thiết để sản xuất lõi.
+ Trộn ướt (nước được sử dụng để hòa trộn):
(I) Trọng lượng của bột khô (oxit sắt, mangan
di-oxit và oxit kẽm) = 2,0 kg.
(II) Trọng lượng của nước khử ion hóa= 5 kg
(III) Thời gian trộn= 8 Giờ
Sau 8 giờ. trộn, bùn khô vào lò nướng ở 150 ℃ trong đêm đó cho bột
khô và hỗn hợp.
4.3.2.2. Thiêu kết
Sau khi trộn, bột được nung tại một nhiệt độ khoảng 75% nhiệt độ
thiêu kết. Bột sẽ được đưa vào các khay nhỏ để thiêu đốt và nâng nhiệt độ lên
950℃ đồng thời cho Mn, Ni, Zn vào. Trong thời gian muối cacbonat là chuyển
đổi thành oxit và các tạp chất bị bốc hơi. Độ co rút của sản phẩm giảm xuống
còn 17-18% thay vì 20-21%, điều này làm giảm khả năng hình thành các vết
nứt trong khi làm mát sản phẩm thiêu kết.
4.3.2.3 Nghiền






Nghiền ướt được thực hiện trong máy cuộn nghiền. Hoạt động này
tương tự như hoạt động trộn ướt chỉ khác ở thời gian thực hiện, máy chạy
khoảng 20- 24 tiếng, thay vì 8 tiếng để đảm bảo giảm kích thước hạt từ 26μm.
Hỗn hợp tiếp tục được nung và thiêu kết Mn-Zn giúp tăng mật độ lên
mức tối đa (4,95g/cm3) và kích thước hạt trung bình là 8- 10μm tăng độ
thấm.
4.3.2.4. Sấy phun
Trong khi phun khô, bùn ferrite được truyền qua một hai vòi phun chất
lỏng: Poly vinyl alcohol (PVA) được sử dụng như một chất kết dính. Glycerin
được sử dụng để bôi trơn và nước được sử dụng để cung cấp một số độ ẩm.
Tất cả những thành phần này được trộn đồng nhất.
Đối với một kích thước lô 200 kg. Hàm lượng phụ gia như sau:
Poly Vinyl Alcohol = 1.50 Kg.
Nước / Spirit = 8,0 Kg.
Glycerin = 1,0 Kg.
Lưới kích thước của hạt = 40-150 gritz
4.3.2.5. Nén
Giai đoạn được thực hiện trên máy ép cơ khí, thủy lực hoặc đẳng tĩnh.
Lực nén khoảng từ 2 tấn đến 100 tấn tùy vào diện tích mặt cắt ngang của các







chất. hoạt động này ảnh hưởng tới sự hình thành vết nứt và sự biến dạng của
sản phẩm trong quá trình thiếu kết cũng như tính thấm của sản phẩm.
4.3.2.6. Thiêu kết
Đây là bước rất quan trọng trong việc sản xuất. Ở giai đoạn này, các
sản phẩm đạt được tính chất cơ học tốt Quá trình thiêu kết của ferrites
mangan-kẽm cần kiểm soát thời gian, nhiệt độ và không khí tại mỗi giai đoạn
của chu trình thiêu kết.
Sưởi ấm dần từ nhiệt độ phòng đến khoảng 800℃ lúc này các tạp chất, độ
ẩm dư, chất kết dính và chất bôi trơn được đốt cháy.
Nhiệt độ đang tiếp tục tăng lên đạt 1325-1375℃, trong khi nhiệt độ tăng ta
đưa một dòng khí không có tính oxi hóa nhu nitrogen vào trong lò nung để
giảm lượng oxygen trong không khí lò nhằm đảm bảo chất lượn Mn-Zn.
Công doạn cuối là ủ thành phẩm ở 800℃ trong 2 tiếng.
4.3.2.7. Gia công
Các lõi ferrit bị nghiền bởi bánh xe kim cương và tạo thành hình dạng
nhất định.
4.4.

Phân loại và ứng dụng

Gốm từ tính( ferrit hay ceramic magnets) được chia thành 2 loại:







4.4.1. Gốm từ tính cứng
4.4.1.1. Thành phần
Ngoài oxit sắt còn có các hợp chất khác gồm bari cacbonat (BaCO 3), stronti
cacbonat (SrCO3) và các hợp chất chứa bari hay stronti như:
Strontium ferrite, SrFe12O19 (SRO.6Fe2O3), được sử dụng trong động cơ điện
nhỏ, các thiết bị vi sóng, ghi âm phương tiện truyền thông, phương tiện
truyền thông magneto-quang, viễn thông và các ngành công nghiệp điện tử.
Bari ferit, BaFe12O19 (BaO.6Fe2O3), một nguyên liệu phổ biến cho các ứng dụng
nam châm vĩnh cửu. ferrites Bari là gốm sứ ít bị ảnh hưởng bởi độ ẩm và
chống ăn mòn. Chúng được sử dụng trong nam châm loa và phương tiện để
ghi âm từ tính như thẻ từ.
Cobalt ferrite, CoFe2O4 (CoO.Fe2O3), được sử dụng trong một số phương tiện
truyền thông để ghi âm từ tính.
4.4.1.2. Ứng dụng
Gốm từ tính độ cứng cao có độ kháng từ cao nên chúng thường được sử dụng
cho các thiết bị như đệm nam châm tủ lạnh, đệm loa phóng thanh, động cơ
điện nhỏ, bảng hiển thị và các thiết bị không dây (tai nghe) . Ngoài ra, chúng
được sử dụng trong các dây cáp máy tính nhằm ngăn chặn tiếng ồn điện ở
tần số cao ( nhiễu tần số vô tuyến).





4.4.2. Gốm từ tính mềm
4.4.2.1. Thành phần
Ngoài oxit sắt còn có chứa các hợp chất niken, kẽm và mangan.
Ferrit MnZn được sử dụng đối với các thiết bị có tần số dưới 5Hz
Ferrit NiZn thường được sử dụng trong các thiết bị có điện trở suất lớn hơn
so với ferrit MnZn và có tần số 1Hz
4.4.2.2. Ứng dụng
Có độ kháng từ thấp. Chúng được sử dụng trong ngành công nghiệp điện tử
để làm lõi cho cuộn cảm và biến áp, trong các chi tiết máy của lò vi sóng, sơn
radar tạo lớp phủ bên ngoài máy bay tàng hình (quân đội).
5. GỐM BÁN DẪN
5.1. Khái niệm vật liệu bán dẫn
Ngày nay chất bán trở thành một nguyên liệu không thể thiếu cho
nhiều thiết bị điện tử cũng như hạ tầng xã hội, nó đang tích cực hỗ trợ cho
cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Chất bán dẫn có vai trò quan trọng trong
việc điều khiển các thiết bị trong nhiều lĩnh vực khác nhau, ví dụ điều hòa
không khí, nâng cao sự an toàn của ô tô, điều trị phẫu thuật bằng laser, chăm
sóc y tế và nhiều ứng dụng khác nữa. Thêm vào đó, những tiến bộ của công
nghệ bán dẫn đã giúp chúng ta tối ưu hóa hệ thống, thu nhỏ thiết bị và tiết
kiệm năng lượng, giúp ích cho việc bảo vệ môi trường toàn cầu, đem lại cuộc
sống an toàn và thoải mái và mở ra tương lai thịnh vượng.
Chất bán dẫn đã được phát hiện từ thế kỷ 19. Năm 1940, bóng bán dẫn
đầu tiên đã được phát minh. Các Radio thời đó đang sử dụng đèn chân không,
đã được thay bằng bóng bán dẫn giúp thu nhỏ kích thước một cách đáng kể
để trở thành di động.
Silic là một chất bán dẫn được biết đến rộng rãi. Linh kiện điện tử sử
dụng chất bán dẫn được gọi là thiết bị bán dẫn, chúng bao gồm cả các vi
mạch, đó là một mạch tích hợp nhiều bóng bán dẫn. Thiết bị bán dẫn được
gắn bên trong nhiều thiết bị điện tử, chúng là một thành phần quan trọng
đang hỗ trợ hàng ngày cuộc sống của chúng ta.
5.2. Đặc tính của vật liệu bán dẫn
Cái tên "bán dẫn" được biết đến rộng rãi, vậy chất bán dẫn là gì?
Chất bán dẫn là những chất có tính chất điện đặc biệt. Một chất cho phép
dòng điện chạy qua được gọi là chất dẫn điện, và một chất không cho dòng
điện chạy qua được gọi là chất cách điện. Chất bán dẫn là những chất có tính
chất dẫn điện ở mức trung gian giữa chất chất dẫn điện và chất cách điện.
Tính dẫn điện của một chất được đặc trưng bởi giá trị điện trở suất. Các chất
dẫn điện như vàng, bạc và đồng có điện trở suất nhỏ và dễ dàng cho dòng
điện chạy qua. Các chất cách điện như cao su, thủy tinh, gốm sứ có điển trở
suất cao và khó cho dòng điện đi qua. Chất bán dẫn có tính chất dẫn điện ở
khoảng giữa của 2 loại nói trên. Giá trị của điện trở suất có thể thay đổi theo


nhiệt độ, ví dụ: với chất bán dẫn ở nhiệt độ thấp, chúng gần như không cho
dòng điện đi qua, nhưng khi nhiệt độ tăng chúng lại cho dòng điện đi qua một
cách dễ dàng.
Các chất bán dẫn tinh khiết không chứa tạp chất gần như không dẫn
điện. Nhưng khi được pha tạp thêm bằng một số tạp chất chúng lại trở lên
dẫn điện và cho dòng điện đi qua chúng một cách dễ dàng.
Chất bán dẫn bao gồm một nguyên tố duy nhất được gọi là chất bán
dẫn nguyên tố, ví dụ chất bán dẫn phổ biến nhất là silic. Mặt khác, Các chất
bán dẫn được tạo thành từ hai hay nhiều thành phần được gọi là hợp chất
bán dẫn, và được sử dụng trong các laser bán dẫn, điốt phát sáng, vv...

5.3. Vật liệu bán dẫn trong cuộc sống hàng ngày
Chất bán dẫn được sử dụng như thế nào? Vì chất bán dẫn không được
bày bán một cách phổ thông trong các cửa hàng giống như các thiết bị điện,


nên nó có thể khó hình dung với nhiều người, nhưng trong thực tế, nó được
sử dụng trong rất nhiều thiết bị điện.
Ví dụ, cảm biến nhiệt độ được trong điều hòa không khí được làm từ
chất bán dẫn. Nồi cơm điện có thể nấu cơm một cách hoàn hảo là nhờ hệ
thống điều khiển nhiệt độ chính xác có sử dụng chất bán dẫn. Bộ vi xử lý của
máy tính CPU cũng được làm từ các nguyên liệu chất bán dẫn. Nhiều sản
phẩm tiêu dùng kỹ thuật số như điện thoại di động, máy ảnh, TV, máy giặt, tủ
lạnh và bóng đèn LED cũng sử dụng chất bán dẫn.
Ngoài lĩnh vực điện tử tiêu dùng, chất bán dẫn cũng đóng một vai trò
trung tâm trong hoạt động của các máy ATM, xe lửa, internet, truyền thông
và nhiều thiết bị khác trong cơ sở hạ tầng xã hội, chẳng hạn như trong mạng
lưới y tế được sử dụng để cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe người cao tuổi,
vv... Thêm vào đó, hệ thống hậu cần hiệu quả sẽ giúp tiết kiệm năng lượng,
thúc đẩy việc bảo tồn môi trường toàn cầu. Với phạm vi ứng dụng của mình,
các chất bán dẫn đã mang lại cho chúng ta cuộc sống cuộc sống thoải mái.

Chất bán dẫn là vật chất có điện trở suất nằm ở giữa trị số điện trở
suất của chất dẫn điện và chất điện môi khi ở nhiệt độ phòng: ρ = 10-4 ÷ 107
Ω.m
Trong kỹ thuật điện tử chỉ sử dụng một số chất bán dẫn có cấu trúc đơn tinh
thể, quan trọng nhất là hai nguyên tố Gecmani và Silic. Thông thường
Gecmani và Silic được dùng làm chất chính, còn các chất như Bo, Indi (nhóm
3), phôtpho, Asen (nhóm 5) làm tạp chất cho các vật liệu bán dẫn chính. Đặc
điểm của cấu trúc mạng tinh thể này là độ dẫn điện của nó rất nhỏ khi ở nhiệt


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×