材料的電學(xué)性能-預(yù)覽頁
【正文】 電場方向 “ 遷移 ” 困難。 ? 只有一種載流電導(dǎo)率可表示為： ? 若以 lnσ和 1/T作圖，可繪得一直線，從直線斜率即可求出活化能：W=BK TB /lnln 0 ?? ??)/e x p ( 22 TBA ???? 有兩種載流子時如堿鹵晶體，總電導(dǎo)可表示 ? ? ? ? 本征缺陷 雜質(zhì)缺陷 ? 有多種載流子時如堿鹵晶體，總電導(dǎo)可表示為 )/e x p ()/e x p ( 2211 TBATBA ?????)/e x p ( TBA iii ?? ??? (2)擴散與離子電導(dǎo) ? ? 離子擴散機構(gòu) )/ex p (0kTWDD：D；BB k TkTqD：D????按指數(shù)規(guī)律隨溫度變化擴散系數(shù)稱為離子絕對遷移率和離子遷移率的關(guān)系擴散系數(shù)?能斯脫 愛因斯坦方程 : kTnqD 2??? 影響離子電導(dǎo)率的因素 (1)溫度 呈指數(shù)關(guān)系 ， 隨溫度升高 ，電導(dǎo)率迅速增大 。 ? a)離子半徑：一般負(fù)離子半徑小，結(jié)合力大，因而活化能也大； ? b)陽離子電荷，電價高，結(jié)合力大，因而活化能也大； ? c)堆積程度，結(jié)合愈緊密，可供移動的離子數(shù)目就少，且移動也要困難些，可導(dǎo)致較低的電導(dǎo)率。 ?影響晶格缺陷生成和濃度的主要原因是： ? ? i)熱激勵生成晶格缺陷 (肖特基與弗侖克爾缺陷 ) ? ii)不等價固溶體摻雜形成晶格缺陷。 若加入了15%mol比的 CaO， 其分子式為： ，這是不完整化學(xué)成分的晶體 (相對于 ZrO2而言 )， 氧離子少了 。 )()(ln422APCPFRTEOO??氧泵 ? 若外加電壓大于氧敏感元件得到的電位差就可使氧離子從氧分壓低的一側(cè)倒流向氧分壓高的一側(cè)，這可從含微量氧的氣體中抽出氧來。 ?電阻發(fā)熱體 ? 碳化硅： 800℃ 時 ,電阻值隨溫度的升高而降低(半導(dǎo)體特征 )，＞ 800℃ 時，則隨溫度的升高而升高（金屬導(dǎo)體特征）。 ? 鎳鉻耐熱合金：最高使用溫度達(dá) 1200℃ 。 ? 經(jīng)典模型中，電子視為是自由的，實際晶體中卻不是這樣的。它們是由半導(dǎo)體晶格本身提供，是由熱激發(fā)產(chǎn)生的，其濃度與溫度呈指數(shù)關(guān)系。這種 “ 多余 ” 電子的雜質(zhì)能級稱為施主能級， n型半導(dǎo)體。 eNeenen hekTEghhee )(2/ ????? ???? ?/ 2 1 / 2( ) e x p ( ( ) / 2 )E g k T e h c D c D eN e e N N E E k T e? ? ? ??? ? ? ? ?? 本征半導(dǎo)體或高溫時的雜質(zhì)半導(dǎo)體的電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系為： ? σ=σ0 exp(Eg/2kT) (lnσ與 1/T呈直線關(guān)系 ) ? ρ=ρ0 exp(Eg/2kT) (lnρ與 1/T也呈直線關(guān)系 ) ? p型半導(dǎo)體電導(dǎo)率： / 2 1 / 2( ) e x p ( ( ) / 2 )E g k T e h V A A V eN e e N N E E k T e? ? ? ??? ? ? ? ?圖 412 本征半導(dǎo)體電阻率與溫度的關(guān)系 實際晶體的導(dǎo)電機構(gòu)比較復(fù)雜，與溫度關(guān)系如下： 電子電導(dǎo)率的影響因素 (1)溫度的影響 在溫度變化不大時，電導(dǎo)率與溫度關(guān)系符合指數(shù)式。這是因為在巨大的流體靜壓條件下，金屬原子間距縮?。畠?nèi)部缺陷形態(tài)、電子結(jié)構(gòu)、費米能和能帶結(jié)構(gòu)都將發(fā)生變化，顯然會影響金屬的電導(dǎo)率。玻璃體與晶體不同是，堿金屬離子的能阱不是單一的數(shù)值，而是有高有低，這些位壘的體積平均值就是載流子的活化能。 ? (b) 雙堿效應(yīng) ? 應(yīng)用條件：當(dāng)堿金屬離子總濃度較大時 （ 占玻璃2530%） ， 在堿金屬離子總濃度相同情況下 ， 含兩種堿比含一種堿的電導(dǎo)率要小 ， 比例恰當(dāng)時 ， 可降到最低 (降低 4～ 5個數(shù)量級 )。 上述規(guī)律對陶瓷中的玻璃相也是適用的。 玻璃相 ― 結(jié)構(gòu)松馳，微晶相 ―缺陷較多，活化能較低。 ? 固溶體與均勻混合體： 導(dǎo)電機制較復(fù)雜 ， 有電子電導(dǎo) ， 也有離子電導(dǎo) 。 ? 均勻材料的晶粒大小對電導(dǎo)影響很小 。 如SiC電熱元件 ， 二氧化硅在半導(dǎo)體顆粒間形成 ， 晶界中SiO2越多 ， 電阻越大 。 切斷電源后 ， 將電極短路 ， 發(fā)現(xiàn)類似的反向放電電流 ， 并隨時間減小到零 。 在介質(zhì)內(nèi)部 ， 離子減少 ，而在電極附近 ， 離子增加 ， 或在某地方積聚 ， 這樣形成自由電荷的積累 ? (2) 電化學(xué)老化現(xiàn)象 ? ? 指在電場作用下，由化學(xué)變化引起材料電性能不可逆的惡化。 ? BBGGT VV ??? lnlnln ?? 半導(dǎo)體陶瓷的物理效應(yīng) ? 晶界效應(yīng) ? ? (1)壓敏效應(yīng) (Varistor effect) ? ? 壓敏效應(yīng)指對電壓變化敏感的非線性電阻效應(yīng)，即在某一臨界電壓以下，電阻值非常高，幾乎無電流通過；超過該臨界電壓 (敏壓電壓 )，電阻迅速降低，讓電流通過。 ? ? (1)半導(dǎo)體表面空間電荷層的形成 ? 半導(dǎo)體表面存在著各種表面能級，如晶格原子周期排列終止處所產(chǎn)生的達(dá)姆（ Tamm）能級、晶格缺陷或表面吸附原子所形成的電子能級等。 如果吸附分子的電子親和力 χ比半導(dǎo)體的功函數(shù) W大 ， 則吸附分子從半導(dǎo)體捕獲電子而帶負(fù)電；相反 ， 吸附分子的電離勢 I比半導(dǎo)體的電子親和力 χ小 ， 則吸附分子向半導(dǎo)體供給電子而帶正電 。 ? pn結(jié) ? ? (1) pn結(jié)勢壘的形成 (2)偏壓下的 pn結(jié)勢壘和整流作用 (3)光生伏特效應(yīng) 超 導(dǎo) 體 ? 概述 ? 所謂超導(dǎo)體 （ superconductor） 就是在液氦甚至液氮的低溫下 ， 具有零阻導(dǎo)電現(xiàn)象的物質(zhì) 。 ? ? Josephson效應(yīng)： 即為超導(dǎo)電子的隧道效應(yīng) 超導(dǎo)電子能在極薄的絕緣體阻擋層中通過 。 (2)超導(dǎo)態(tài)的臨界參數(shù) ? 溫度 （ TC） —— 超導(dǎo)體必須冷卻至某一臨界溫度以下才能保持其超導(dǎo)性 。 目前已查明在常壓下具有超導(dǎo)電性的元素金屬有 32種（如右圖元素周期表中青色方框所示），而在高壓下或制成薄膜狀時具有超導(dǎo)電性的元素金屬有 14種（如右圖元素周期表中綠色方框所示）。 超導(dǎo)體分類 第 II類超導(dǎo)體 除金屬元素釩 、 锝和鈮外 ， 第 II類超導(dǎo)體主要包括金屬化合物及其合金 。在實際上，真正適合于實際應(yīng)用的超導(dǎo)材料是非理想第 II類超
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