材料物理性能學之材料的電性能(已修改)
2025-01-08 21:27 本頁面
【正文】 材料物理性能學 02 材料的電性能 材料科學與工程學院：馬永昌 第二章 材料的電性能 ? 引言 ? 電子類載流子導電 ? 離子類載流子導電 ? 半導體的導電機制 ? 超導電性簡介 ? 電性能測量 引言 ? 材料的導電性能是材料的重要物理性能之一 ? 電流是電荷的定向運動；電荷的載體稱為載流子 ? 載流子可以是電子、空穴或正負離子。 ? 表征某種載流子對于總體電導貢獻的是輸運數(shù)：tx=σx/ σT ? 各種載流子的遷移數(shù) ti+， ti， th+， te ? 當 ti，這樣的材料成為離子 (電 )導體， 0ti 的材料稱為混合 (電 )導體。 ? 表征材料電性能的主要參量是電導率。 ? 電導率由歐姆定律給出： J=σE， V=I R ? 材料的電阻： R=ρL/S ? 工程中也用相對電導率 IACS%來表征導體材料的導電性能。 ? 將國際標準軟純銅（ 20186。C 下電阻率為ρ=）的電導率作為 100%，例如 Fe的 IACS為 17%， Al為 65% 思考： 通常狀況下 ，某一種材料的 IACS可大于100%？ IACS=International Annealed Copper Standard 國際退火 (軟 )銅標準 絕緣體 半導體 金屬 超導體 電導率逐漸增高的順序 10 18~ 10 6 10 7 ~ 102 100 ~ 107 σ→∞ 邊界處可以有重疊，而且嚴格來講， 說一種材料是半導體還是金屬要看 其 電阻 溫度特性 非滿帶電子 加電場前 非滿帶電子 加電場后 vmlnee2??自由電子導電 : 金屬導電機制 電子類載流子導電 此公式是假設了所有自由電子都對金屬的電導率有貢獻，與事實相符嗎？ 根據(jù)量子自由電子理論和能帶理論： 1/ n→n ef表示單位體積內實際參加導電的電子數(shù)，也就是能夠貢獻電導率的電子數(shù) ≠ 總電子數(shù) 。 (FD規(guī)則 ) 2/ me →m* ， m*稱為電子的有效質量，是因為考慮到晶格點陣對于電子運動的影響。 VS 理想晶格點陣（ 0 K時）不散射電子波，只有遇到雜質、 缺陷等電子才會受到散射。 ? 實際的金屬中一定會含有少量的雜質，這些雜質原子使得金屬晶體正常有序的晶格結構發(fā)生畸變，這將引起散射： τ 1=τ 1T+τ 1D，其中前者與僅溫度有關，由晶格振動引起，后者僅與雜質濃度有關。 總電阻包括金屬的基本電阻和雜質濃度引起的電阻 —— Matthiessen Rule. 高溫時， τ 1T為 主，低溫時， τ 1D為主。 稀磁合金的低溫電阻反?，F(xiàn)象：近藤 (Kondo)效應。（磁性雜質的貢獻） REVIEWS OF MODERN PHYSICS, VOLUME 75, 2023 線性區(qū)： ρep正比于 T (T2/3ΘD) 低溫區(qū)： ρep正比于 T5(TΘD) ρee正比于 T2(T→
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