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Electrical Properties of Materials The electrical behaviors of the various materials Describe the relationship of electrical conductivities and four possible electron band structures for solid materials. How to calculate the electrical conductivities Define dielectric constant of a dielectric materials in terms of permittivities . 4-3 材料的电学性能 4-3 材料的电学性能(electrical property) 直流电场交变电场——介电性质弱电场——导电性质强电场——击穿现象材料表面——静电现象电力机械、交通电子、微电子日常生活信息时代 4-3-1 电导率(electrical conductivity) 和电阻率 1 、电阻率: 体积电阻率? V , Ω·m表面电阻率? S , Ω 2、电导率(electrical conductivity) (1) 表征材料导电性的大小。单位: S. m -1,( ) -1 ⑵根据电导率对材料的分类表 4-19 材料的分类及其电导率材料电阻率电导率超导体导体半导体绝缘体 010 -8 -10 -510 -5 -10 710 7 -10 18∞10 5 -10 810 -7 -10 510 -18 -10 -7 西门子⑶不同材料的电导率举例①金属自由电子电导率高导电性好②硅半导体③离子固体室温绝缘体 T高电导率大(无机非金属) ④高分子杂质致有导电性各种材料在室温的电导率金属和合金σ(Ω- -1) 非金属σ(Ω- -1) 银铜,工业纯金铝,工业纯 Al-%,Mn 合金钠钨, 工业纯黄铜( 70%Cu-30%Zn 镍,工业纯纯铁,工业纯钛,工业纯 TiC 不锈钢, 301 型镍铬合金(80%Ni- 20%Cr ) *10 *10 *10 *10 *10 *10 *10 *10 *10 *10 *10 *10 *10 *10 7 石墨 SiC 锗,纯硅,纯苯酚甲醛(电木) 窗玻璃氧化铝( Al 2O 3) 云母***丙烯酸甲酯氧化铍( BeO ) 聚乙烯聚苯乙烯金刚石石英玻璃聚四***乙烯 10 5 (平均)10 *10 -410 -7 -10 -11 <10 -1010 -10 -10 -12 10 -11 -10 -15 〈10 -1210 -12 -10 -15 〈10 -14〈10 -14〈10 -14〈10 -16〈10 -16 如何理解材料的电导现象,必须明确几个问体: ?参与迁移的是哪种载流子——有关载流子类别的问题?载流子的数量有多大——有关载流子浓度、载流子产生过程的问题?载流子迁移速度的大小——有关载流子输运过程的问题⑷决定电导率的基本参数 parameters 载流子 charge carrier ——电子、空穴、正离子、负离子载流子数 charge carrier density----n, 个/m 3 载流子迁移率 electron mobility ( 物理意义为载流子在单位电场中的迁移速度) μ=ν/Em 2 /() m/s v/m 电流密度(单位时间( 1s)通过单位截面积的电荷量) J= nqv 电导率σ=J/E= nqv / E = nq μ iii inq????⑸影响因素影响离子电导率的因素温度晶体结构晶格缺陷影响电子电导率的因素温度、杂质缺陷( A) 声子对迁移率的影响,可写成μ L =aT -3/2 (B) 杂质离子对迁移率的影响,可写成μ I =bT 3/2