【正文】 ? ? 陶瓷材料則由晶粒、晶界、氣孔等所組成的復(fù)雜的顯微結(jié)構(gòu)。為簡化起見，設(shè)陶瓷界面的影響和局部電場的變化等因素可以忽略，則總電導(dǎo)率為： ? nBBnGGnT VV ??? ??G?B?晶粒電導(dǎo)率 晶界的電導(dǎo)率 GVBV晶粒的體積分?jǐn)?shù) 晶界的體積分?jǐn)?shù) ? 當(dāng) n=1時，相當(dāng)于圖 432(a)的串聯(lián)狀態(tài)； ? 當(dāng) n=1時，相當(dāng)于圖 432(b)的并聯(lián)狀態(tài)； ? 當(dāng) n→0 ，對于晶粒均勻分散在晶界中的情況，相當(dāng)于圖 432(c)的混合狀態(tài)。 ? 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。 ? (2) PTC效應(yīng) (Positive Temperature Coefficient) ? ? （ 1） PTC現(xiàn)象：在材料的相變點（居里點）附近，電阻率隨溫度上升發(fā)生突變，增大了 34個數(shù)量級。 ? ? （ 2） PTC現(xiàn)象的應(yīng)用 ? 主要應(yīng)用：溫度敏感元件；熱敏電阻（ P型半導(dǎo)體） ；限電流元件；恒溫發(fā)熱體 ? ? ? 表面效應(yīng) ? 陶瓷氣敏元件主要是利用半導(dǎo)體表面的氣體吸附反應(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。 ? ? (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。這些表面能級將作為施主或受主和半導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生電子授受關(guān)系。當(dāng)表面能級低于半導(dǎo)體的費米能級，即為受主表面能能級時，從半導(dǎo)體內(nèi)部俘獲電子而帶負(fù)電，內(nèi)層帶正電在表面附近形成表面空間電荷層，這種電子的轉(zhuǎn)移將持續(xù)到表面能級中電子的平均自由能與半導(dǎo)體內(nèi)部的費米能級相等為止。 ? ? ?（ 2）半導(dǎo)體表面吸附氣體時電導(dǎo)率的變化 ? ? 半導(dǎo)體表面吸附氣體時 ， 半導(dǎo)體和吸附氣體分子 （ 或氣體分子分解后形成的基團(tuán) ） 之間由于電子的轉(zhuǎn)移 （ 即使電子的轉(zhuǎn)移不那么顯著 ） 產(chǎn)生電荷的偏離 。 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 。 ? 西貝克效應(yīng) ? ? 半導(dǎo)體兩端有溫差時，高溫區(qū)電子易激發(fā)到導(dǎo)帶中去，熱電子則趨于擴(kuò)散到較冷的區(qū)域中去。當(dāng)其化學(xué)勢梯度和電場梯度相等，且方向相向時，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。 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)生了溫差電動勢 西貝克效應(yīng) 。 ? 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) 。 這是一種固體材料內(nèi)特有的電子現(xiàn)象 。 超導(dǎo)體的研究與發(fā)現(xiàn)開始于金屬及其化合物 ， 繼而的研究在氧化物中發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)體 ， 高臨界陶瓷超導(dǎo)材料及其超導(dǎo)薄膜 、 超導(dǎo)線材相繼問世 。 ? 約瑟夫遜效應(yīng)（ Josephson effect） ? ? 超導(dǎo)體： 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 。 ? ? ? 補(bǔ)充 超導(dǎo)特性 (1)完全抗磁性 當(dāng)超導(dǎo)體冷卻到臨界溫度以下而轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)后 ， 只要周圍的外加磁場沒有強(qiáng)到破壞超導(dǎo)性的程度 ， 超導(dǎo)體就會把穿透到體內(nèi)的磁力線完全排斥出體外 ， 在超導(dǎo)體內(nèi)永遠(yuǎn)保持磁感應(yīng)強(qiáng)度為零 。超導(dǎo)體的這種特殊性質(zhì)被稱為“ 邁斯納效應(yīng) ” 。 邁斯納效應(yīng)與零電阻現(xiàn)象是超導(dǎo)體的兩個基本特性 ， 它們既互相獨立 ， 又密切聯(lián)系 。 (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 。 ?臨界電流密度 （ JC） —— 通過超導(dǎo)體的電流密度必須小于某一臨界電流密度才能保持超導(dǎo)體的超導(dǎo)性 。 ?臨界磁場 （ HC） —— 施加給超導(dǎo)體的磁場必須小于某一臨界磁場才能保持超導(dǎo)體的超導(dǎo)性 。 以上三個參數(shù)彼此關(guān)聯(lián) ， 其相互關(guān)系如右圖所示 。 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）。 第 I類超導(dǎo)體 第 I類超導(dǎo)體主要包括一些在常溫下具有良好導(dǎo)電性的純金屬，如鋁、鋅、鎵、鎘、錫、銦等，該類超導(dǎo)體的溶點較低、質(zhì)地較軟，亦被稱作 “ 軟超導(dǎo)體 ” 。其特征是由正常態(tài)過渡到超導(dǎo)態(tài)時沒有中間態(tài)，并且具有完全抗磁性。第 I類超導(dǎo)體由于其臨界電流密度和臨界磁場較低，因而沒有很好的實用價值。 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 。 第 II類超導(dǎo)體和第 I類超導(dǎo)體的區(qū)別主要在于： 1)第 II類超導(dǎo)體由正常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)時有一個中間態(tài) （ 混合態(tài) ） 2)第 II類超導(dǎo)體的混合態(tài)中有磁通線存在 ， 而第 I類超導(dǎo)體沒有； 3)第 II類超導(dǎo)體比第 I類超導(dǎo)體有更 第 II類超導(dǎo)體根據(jù)其是否具有磁通釘扎中心而分為理想第 II類超導(dǎo)體和非理想第 II類超導(dǎo)體。 理想第 II類超導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)比較完整，不存在磁通釘扎中心，并且當(dāng)磁通線均勻排列時，在磁通線周圍的渦旋電流將彼此抵消，其體內(nèi)無電流通過，從而不具有高臨界電流密度。非理想第 II類超導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)存在缺陷，并且存在磁通釘扎中心，其體內(nèi)的磁通線排列不均勻，體內(nèi)各處的渦旋電流不能完全抵消，出現(xiàn)體內(nèi)電流，從而具有高臨界電流密度。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類超導(dǎo)體。 ? 超導(dǎo)體的應(yīng)用 ? 目前 ， 超導(dǎo)材料已開始用于一些儀器設(shè)備上 ， 作為低功耗的強(qiáng)磁體器件 ， 如醫(yī)療用磁共振圖象儀等 。 此外 ， 利用超導(dǎo)材料可在超導(dǎo)體電機(jī) 、 磁懸浮列車等方面應(yīng)用 。