קרמיקה מוליכה, חומרים תעשייתיים מתקדמים אשר כתוצאה משינויים במבנה שלהם משמשים כמוליכים חשמליים.
בנוסף לתכונות הפיזיקליות הידועות של חומרים קרמיים - קשיות, חוזק דחיסה, שבירות - יש את המאפיין של התנגדות חשמלית. מרבית הקרמיקה מתנגדת לזרימת הזרם החשמלי ומסיבה זו נוצרו באופן מסורתי חומרים קרמיים כמו חרסינה לבידוד חשמלי. עם זאת, חלק מהקרמיקה הם מוליכי חשמל מעולים. מרבית המוליכים הללו הם קרמיקה מתקדמת, חומרים מודרניים שתכונותיהם משתנות באמצעות בקרה מדויקת על ייצורם מאבק למוצרים. המאפיינים וייצור הקרמיקה המתקדמת מתוארים במאמר הקרמיקה המתקדמת. מאמר זה מציע סקירה של תכונות ויישומים של כמה קרמיקה מתקדמת מוליכה חשמלית.
הגורמים להתנגדות ברוב הקרמיקה מתוארים במאמר ההרכב והמאפיינים הקרמיים. לעניין מאמר זה, ניתן להסביר בקצרה את מקורות המוליכות בקרמיקה. מוליכות חשמלית בקרמיקה, כמו ברוב החומרים, היא משני סוגים: אלקטרוניים ויוניים. הולכה אלקטרונית היא מעבר של אלקטרונים חופשיים דרך חומר. בקרמיקה הקשרים היוניים המחזיקים את האטומים יחד אינם מאפשרים אלקטרונים בחינם. עם זאת, במקרים מסוימים עשויים להיכלל בחומר זיהומים בעלי ערכים שונים (כלומר, בעלי מספר שונה של אלקטרונים קשורים), וזיהומים אלה עשויים לשמש כתורמים או כמקבלים אלקטרונים. במקרים אחרים עשויים להיכלל מתכות מעבר או אלמנטים נדירים של אדמה בעלת שונות משתנה; זיהומים אלה עשויים לשמש כמרכזים לקטבים - מינים של אלקטרונים היוצרים אזורים קטנים של קיטוב מקומי כאשר הם עוברים מאטום לאטום. קרמיקה מוליכה אלקטרונית משמשת כנגדים, אלקטרודות וגופי חימום.
הולכה יונית מורכבת מהעברת יונים (אטומים של מטען חיובי או שלילי) מאתר לאתר אחר דרך ליקויים נקודתיים הנקראים משרות פנויות בסריג הגביש. בטמפרטורות הסביבה הרגילות מתרחש מעט מאוד קפיצות יונים, מכיוון שהאטומים נמצאים במצבי אנרגיה נמוכים יחסית. עם זאת בטמפרטורות גבוהות, משרות פנויות הופכות להיות ניידות, וקרמיקה מסוימת מציגה מה שמכונה "הולכה יונית מהירה". קרמיקה זו שימושית במיוחד בחיישני גז, בתאי דלק ובמצברים.
נגדים ואלקטרודות בסרט עבה וסרט דק
למוליכי קרמיקה סמי-מטאליים יש המוליכות הגבוהה ביותר של כל קרמיקה מוליכה-על מלבד (המתואר להלן). דוגמאות לקרמיקה חצי-מתכתית הן תחמוצת עופרת (PbO), דו-תחמוצת רותניום (RuO 2), רותנאט ביסמוט (Bi 2 Ru 2 O 7), וירידה ביסמוט (Bi 2 Ir 2 O 7). בדומה למתכות, לחומרים אלה יש רצועות אנרגיה אלקטרוניות חופפות ולכן הם מוליכים אלקטרוניים מצוינים. הם משמשים כ"דיו "עבור נגדי הדפסת מסך למעגלי מיקרו סרטים עבים. דיו הם מוליך חלקיקי זיגוג המפוזרים באורגניים מתאימים, המקנים את תכונות הזרימה הדרושות להדפסת מסך. במהלך הירי אורגניים נשרפים כשהזיגוגות נתיכים. על ידי שינוי בכמות חלקיקי המוליך ניתן לייצר וריאציות רחבות בהתנגדות של סרטים עבים.
קרמיקה המבוססת על תערובות של תחמוצת אינדיום (ב- 2 O 3) ותחמוצת פח (SnO 2) - המוצגים בתעשיית האלקטרוניקה כתחמוצת אינדיום פח (ITO) - הם מוליכים אלקטרוניים מצטיינים, ויש להם את היתרון הנוסף להיות שקופים אופטי.. מוליכות ושקיפות נובעות מהשילוב של פער בנד גדול ושילוב תורמי אלקטרונים מספיקים. יש אפוא ריכוז אלקטרונים אופטימלי כדי למקסם את המוליכות האלקטרונית ואת ההעברה האופטית. ITO רואה ביישום נרחב אלקטרודות שקופות ודקיקות לתאים סולאריים ולצגי גבישים נוזליים כמו אלו המופעלים במסכי מחשב נייד. ITO משמש גם כנגד סרט דק במעגלים משולבים. עבור יישומים אלה הוא מיושם בטכניקה רגילה של סרט דק וטכניקה פוטוליתוגרפית.
