材料的電學(xué)性能(存儲版)
【正文】 。第 I類超導(dǎo)體由于其臨界電流密度和臨界磁場較低，因而沒有很好的實(shí)用價(jià)值。 邁斯納效應(yīng)與零電阻現(xiàn)象是超導(dǎo)體的兩個(gè)基本特性 ， 它們既互相獨(dú)立 ， 又密切聯(lián)系 。 由于多數(shù)載流子要擴(kuò)散到冷端，產(chǎn)生△ V/△ T，結(jié)果就產(chǎn)生了溫差電動(dòng)勢 西貝克效應(yīng) 。利用表面電導(dǎo)率變化的信號來檢測各種氣體的存在和濃度。 ? ? （ b） 空間電荷 :當(dāng)施加電場時(shí) ， 正 、 負(fù)離子分別向負(fù) 、 正極移動(dòng) ， 引起介質(zhì)內(nèi)各點(diǎn)離子密度變化 ，并保持在高勢壘狀態(tài) 。由于晶界包圍晶粒 ， 所以整個(gè)材料有很高的直流電阻 。實(shí)際材料中，作絕緣用的電瓷含有大量堿金屬氧化物，因而電導(dǎo)率較大，剛玉瓷 (Al2O3)含玻璃相較少，電導(dǎo)率就小。 ?無機(jī)材料中的玻璃相，往往也含有復(fù)雜的組成，一般，玻璃相的電導(dǎo)率比晶體相高，因此， 對介質(zhì)材料應(yīng)盡量減少玻璃相的電導(dǎo)。玻璃體的結(jié)構(gòu)比晶體疏松，堿金屬離子能夠穿過大于其原子大小的距離而遷移，同時(shí)克服一些位壘。 ? ? ? ?DcDcfDcDceeNNkTEEEkTEENNn：nnln21)(212/)(e x p21??????和費(fèi)米能級濃度型半導(dǎo)體導(dǎo)帶中的電子? ? ? ?VAAVfVAAVPeNNkTEEEkTEENNn：nPln21)(212/)(e x p21??????和費(fèi)米能級濃度型半導(dǎo)體導(dǎo)帶中的電子? 電子電導(dǎo)率 ?本征電導(dǎo)率： ? n型、 P型半導(dǎo)體電導(dǎo)率： ? ? ? 與雜質(zhì)無關(guān) 雜質(zhì)引起 ?低溫時(shí)，第二項(xiàng)起作用，雜質(zhì)電導(dǎo)起主要作用；高溫時(shí)，雜質(zhì)已全部離解，本征電導(dǎo)起作用。散射越弱， τ越長，遷移率也越大； ? 摻雜濃度越多，載流子和電離雜質(zhì)相遇而被散射的機(jī)會(huì)也越多； ? 溫度越高，晶格振動(dòng)越強(qiáng)，晶格散射增強(qiáng)，遷移率也降低； 122224 ???????????dkEdhm ?222204dkEdheEa ?????? mee???散射 ?（ 1）晶格散射 ?（ 2）電離雜質(zhì)散射 載流子濃度 (1)晶體的能帶結(jié)構(gòu) ? ? (2)本征半導(dǎo)體中的載流子濃度 ? 本征電導(dǎo)：空帶中的電子導(dǎo)電和價(jià)帶中的空穴導(dǎo)電同時(shí)存在，載流子電子和空穴的濃度是相等的。 ? 鉻酸鑭：＞ 800℃ ，電阻不再隨溫度的變化而變化，可制作更易控溫的發(fā)熱體電阻，最高使用溫度1800℃ ，價(jià)格高，目前利用率不高。 ? + 2e → O2 （在陽極） ? O2 → O2 O2 → + 2e（在陰極） ? ? ? ? ? 只要知道了一側(cè)的氧分壓，就可求出另一側(cè)的氧分壓 → 氣敏陶瓷，可用來測定窯爐、平爐的氣氛、汽車燃燒的空燃比。故離子性晶格缺陷的生成及其濃度大小是決定離子電導(dǎo)的關(guān)鍵所在。 )/ex p ( kTWA sss ???本征離子電導(dǎo)率一般表達(dá)式為： )/e x p ()/e x p ( 111 TBAkTWA ?????? 若有雜質(zhì)也可依照上式寫出： ? N2－雜質(zhì)離子的濃度 ? 一般 N2N1，但 B2B1，故有exp(B2)exp(B1)這說明雜質(zhì)電導(dǎo)率要比本征電導(dǎo)率大得多。 ? 由于 U0相當(dāng)大 ， 遠(yuǎn)大于一般的電場能 ， 即在一般的電場強(qiáng)度下 ， 間隙離子單從電場中獲得的能量不足以克服勢壘進(jìn)行躍遷 ， 因而熱運(yùn)動(dòng)能是間隙離子遷移所需能量的主要來源 。 ? e xp ( / 2 )sNs N E KT??????ClNa VV0?（ 2）雜質(zhì)電導(dǎo)的載流子濃度 ? 雜質(zhì)電導(dǎo) （ extrinsic conduction） 的載流子濃度決定于雜質(zhì)的數(shù)量和種類 。 ? 固有電導(dǎo) (本征電導(dǎo) )中，載流子由晶體本身的熱缺陷提供。 iiiiiiiqn：nq。 ? 任何一種物質(zhì)，只要存在帶電荷的自由粒子 —— 載流子，就可以在電場下產(chǎn)生導(dǎo)電電流。 ? 電導(dǎo)率 σ－歐姆 1 ? 電流是電荷在空間的定向運(yùn)動(dòng)。 利用電解效應(yīng)可以檢驗(yàn) 材料是否存在離子導(dǎo)電 可以判定載流子是正離子還是負(fù)離子 ② 電解效應(yīng) 法拉第電解定律：電解物質(zhì)與通過的電量成正比關(guān)系： 為法拉第常數(shù)為電化當(dāng)量為通過的電量為電解質(zhì)的量F；C；QgFQCQg /??? (2)遷移率和電導(dǎo)率的一般表達(dá)式 ? 物體的導(dǎo)電現(xiàn)象，其微觀本質(zhì)是載流子在電場作用下的定向遷移。 ? 雜質(zhì)電導(dǎo)： 由固定較弱的離子 （ 雜質(zhì) ） 的運(yùn)動(dòng)造成 ， 由于雜質(zhì)離子是弱聯(lián)系離子 ， 故在較低溫度下其電導(dǎo)也表現(xiàn)得很顯著 。 ? E與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān) ， 一般 EsEf， 只有結(jié)構(gòu)很松 ， 離子半徑很小的情況下 ， 才容易形成弗侖克爾缺陷 。 這種擴(kuò)散過程就構(gòu)成了宏觀的離子 “ 遷移 ” 。電導(dǎo)率與之具有指數(shù)函數(shù)的關(guān)系。 ? b)離子晶格缺陷濃度大并參與電導(dǎo)。 ? ? 此時(shí)，晶體中不存在自由電子，導(dǎo)電性則主要由氧離子的運(yùn)動(dòng)造成。 ? MoSi2：可迅速加熱，最高溫度 1700℃ ，價(jià)格較貴。 τ則決定于載流子的散射強(qiáng)弱。這種雜質(zhì)能級稱為受主能級 ， P型半導(dǎo)體 。 cAu/原子百分?jǐn)?shù) 圖 422 銀 金合金電阻率與組成的關(guān)系 cPd/原子百分?jǐn)?shù) 圖 423 銅、銀、金與鈀組成金合金電阻率與組成的關(guān)系 固溶體的電阻率 （ 1）形成固溶體時(shí)電阻率的變化 （ a） AB型超點(diǎn)陣 （ b） A3B型超點(diǎn)陣 圖 426 遠(yuǎn)程有序度對剩余電阻率的影響 圖 424 Cu3Au合金有序化對電阻率影響 1無序（淬火態(tài)）； 2有序（退火態(tài)） 圖 425 CuAu合金電阻率曲線 1淬火態(tài)； 2退火 （ 2）有序合金的電阻率 T /℃ 圖 427 80Ni20Cr合金加熱、冷卻電阻變化曲線 （原始態(tài)：高溫淬火） Ε /% 圖 428 80Ni20Cr合金電阻率與冷加工變形的關(guān)系 1800 ℃ 水淬 +400 ℃ 回火； 3形變 +400 ℃ 回火 （ 3）不均勻固溶體（ K狀態(tài)）電阻率 固體材料的電導(dǎo) ? 玻璃態(tài)電導(dǎo) ? (1)含堿玻璃的電導(dǎo)特性 ? 在含有堿金屬離子的
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