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第二章材料的电学性能学****内容: 概述 导电性 晶体的能带 金属的导电性 合金的导电性 导电性的测量 电阻分析的测量 半导体电学性能 绝缘体的电学性能 超导电性 接触电性 热电性 压电性 热释电性 铁电性 光电性 磁电性材料的电学性能: 主要包括导电性、超导电性,介电性,磁电性、热电性、接触电性、热释电性、压电性、光电性等等。 概述概述 导电性描述材料导电性的基本物理量: 电阻 R、电阻率ρ和电导率σ。电阻的测量: URI ?电阻及电阻率的计算: LRS ??电阻率ρ和电导率σ的关系: ??? 1根据电阻率ρ和电导率σ的大小,判定材料导电性能好坏,并进行分类。导体: ρ<10 -5 Ωm 半导体: 10 -3<ρ<10 9 Ωm 绝缘体: ρ>10 9Ωm 造成材料导电性差异的主要原因:能带结构及其被电子填充的性质有关。 晶体的能带晶体的能带分为:价带、禁带和导带。晶体的导电性是其能带分布的反映。其价带是否被填满,是否存在禁带,以及禁带宽度的大小等因素决定其导电性能。 导体和非导体的区别价带导带金属导体的能带分布特点:无禁带第一种: 价带和导带重叠。第二种: 价带未被价电子填满,价带本身就是导带。价带导带这两种情况下的价电子就是自由电子,所以金属即使在温度较低的情况下仍有大量的自由电子,具有很强的导电能力。半导体和绝缘体的能带分布情况: 在绝对零度时,满价带和空导带,基本无导电能力。非导体的能带分布特点:有禁带 半导体和绝缘体的区别禁带宽度的大小。半导体:禁带宽度小。绝缘体:禁带宽度大。价带导带价带导带禁带ΔE禁带ΔE 金刚石Δ E = 6 eV硅Δ E = eV 绝缘体半导体半导体:禁带宽度小。在室温下,一部分价电子能获得大于禁带宽度的能量ΔE,跃迁到导带中去,成为自由电子,同时在价带中形成空穴,这样就使半导体具有一些导电能力。绝缘体:禁带宽度大。在室温下,几乎没有价电子能跃迁到导带中去,故基本无自由电子和空穴,所以绝缘体几乎没有导电能力。