4 材料的电导性能
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主要内容
电导的物理现象
离子电导
电子电导
金属材料的电导
固体材料的电导
半导体陶瓷的物理效应
超导体
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电导率和电阻率
对一截均匀导电体,存在如下关系:
欧姆定律
欧姆定律微分形式
电导的物理现象 电导率和电阻率
Area
Length
i
ρ-电阻率
σ-电导率
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微分式说明导体中某点的电流密度正比于该点有电场,比例系数为电导率σ
电场强度E-伏特/厘米;
电阻密度J-安培/厘米2;
电阻ρ-;
电导率σ-欧姆--1
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电流是电荷在空间的定向运动。
任何一种物质,只要存在带电荷的自由粒子——载流子,就可以在电场下产生导电电流。
金属中: 自由电子
无机材料中:
电子(负电子/空穴)——电子电导
离子(正、负离子/空穴)——离子电导
电导的物理特性
(1) 载流子
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电子电导的特征是具有霍尔效应。
沿试样x轴方向通入电流I(电流密度Jx),z轴方向上加一磁场Hz,那么在y轴方向上将产生一电场Ey,这种现象称霍尔效应。
①霍尔效应
图4-1 霍尔效应示意图
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Ey产生的电场强度,霍尔系数(又称霍尔常数)RH
霍尔效应的起源:
源于磁场中运动电荷所产生的洛仑兹力,导致载流子在磁场中产生洛仑兹偏转。该力所作用的方向即与电荷运动的方向垂直,也与磁场方向垂直。
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霍尔系数RH=μ*ρ,即霍尔常数等于霍尔片材料的电阻率ρ与电子迁移率μ的乘积。
霍尔系数RH有如下表达式:
对于半导体材料:
n型:
p型:
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离子电导的特征是具有电解效应。
利用电解效应可以检验
材料是否存在离子导电
可以判定载流子是正离子还是负离子
②电解效应
法拉第电解定律:电解物质与通过的电量成正比关系:
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(2)迁移率和电导率的一般表达式
物体的导电现象,其微观本质是载流子在电场作用下的定向迁移。
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