電気特性｜セラミックス技術コラム

電気伝導性を示す物質は、電荷担体の種類によって分類される。
すなわち、電荷担体が電子である電子伝導体イオンであるイオン伝導体、および電子とイオンがともに電荷を運ぶ混合伝導体に分けられる。

その中でも電子伝導体は最も種類が多く、また応用も広範囲にわたるので重要性が高い。

そのために、固体物性の中心的な研究対象として多くの理論的解析がなされている。


一方、イオン伝導体は電子伝導体に比較すると応用範囲は狭く限定されるが、構造や物性の多様性から基礎的な研究が拡大してきている。

セラミックスの電子伝導はセラミックスに電極を付与して電界をかけエネルギーを付与すると、電子の持つエネルギーは増加する。

しかし、価電子帯の中では電子がエネルギーを受け取っても、占有しているエネルギー準位に空きがないために別の状態に移ることが出来ない。

エネルギーギャップが大きいと、外部から熱や光などのエネルギーを受け取っても、伝導帯へは電子を持ち上げることができず、電気伝導に寄与することができる電子はなく、電界をかけても電気伝導性を示すことはない。

したがって、この物質は電気的には絶縁体である。

この例はMgO,Al2O3,SiO2などがある。


エネルギーギャップが小さいと比較的容易に外部からエネルギーを受け取り価電子帯から伝導帯へ電子を持ち上げることができる。

絶縁体より大きな電気伝導度を示すので半導体と呼ばれる。

ZnO,Fe2O3,TiO2などがある。



参考文献；ファンセラミックスのすべて/日本セラミックス協会