发布时间 : 星期四 文章材料物理性能知识点总结 - 图文更新完毕开始阅读
μe与μh分别为电子与空穴的迁移率。 5.4.4半导体电导率与温度的关系 半导体的电导率对温度变化敏感。 μ与温度T的关系：
低温时，杂质电导对电导率有明显影响；
虽然随温度增加，离子迁移率μ降低，但载流子数量n随温度增高大大提高 。所以，高温时，电导率升高主要由升温所致，总之，温度增加，电导率提高。 4.5超导体
4.5.1概定义及历史
1）1911年发现超导现象
定义：在一定的低温条件下，材料突然失去电阻的现象 超导态：无电阻；正常态:有电阻。 4.5.2超导态特征和指标 ?nq1）特征：
??①超导电流将持续流动 T?②超导体具有抗磁性，在磁场中的超导体的磁感应强度为零。 ③通量量子化
2）指标： ①超导转变温度Tc ②临界磁场强度Bc ③临界电流密度Jc 4.6玻璃态电导 4.6.1碱金属玻璃
玻璃体的结构比晶体疏松，碱金属离子能够穿过间隙克服位垒而导电：离子电导。 碱金属在玻璃中为弱联系离子，因而导电性大增加 碱金属浓度不大时，电导率σ与其浓度呈直线关系增长：因为增加的只是载流子。增加到一定浓度时，电导率σ与其浓度呈指数关系增长：因为结构被破坏，活化能降低，导电率指数式上升。 4.6.2双碱效应和压碱效应
1）双碱效应：在碱金属离子总浓度相同的情况下，含两种碱金属离子的电导比一种要小。
原因：两种原子及其空位互相干扰，堵塞通道，迁移率相比之下降低。
2）压碱效应：含碱玻璃中加入二价金属离子氧化物，特别是重金属，使玻璃璃电导率降低 原因：二价金属与阴离子团结合牢固，堵塞通道，迁移困难，从而迁移率μ减小。 4.7无机材料的电导
4.7.1多晶多相固体材料的电导
1）陶瓷材料通常为多晶多相材料。其导电机理包括电子电导和离子电导。 2）微晶相、玻璃相的电导率较高，间隙或缺陷固溶体电导率增加。 3）晶界气孔对多晶材料电导的影响
①离子和电子的自由程都很短，电子：10-15纳米。晶界的散射效应远小于晶格，所以，晶粒大小对电导率影响小。
②小量气孔时，气孔增加，导电降低；大量气孔形成连续相时将吸附杂质、水和离子，提高电导，电导受气相控制。
材料的电导很大程度上决定于电子电导原因：
①半束缚电子的离解能很小，易被激发，浓度随温度升高增加快。 ②电子或空穴的迁移率比离子迁移率大许多个数量级。
??23所以，绝缘陶瓷要严格控制烧成气氛，防止金属阳离子还原，减小电子电导。 4.7.2无机材料电导的混合法则
1）陶瓷材料：晶粒，晶界，气孔、玻璃相等是电导因素，主要考虑晶粒和晶界： 分别为晶粒和晶界的电导； 分别为晶粒和晶界的体积分数
n=-1，串联；n=1,并联.
时，晶粒均匀分散在晶界中, 这时有陶瓷电导的对数混合法则： 显然，对于大数陶瓷，对数混合法则更适用。 4.7.3半导体陶瓷的物理效应 1）晶界效应： nnn??V??V?①压敏效应：临界电压VC以下电阻高;当电压大于VC时，电阻迅速降低。TG GBBVG,VB?g,?BPTC）效应：价控型半导体在由正方相向立方相转变点（居里点）附②正温度（
件电阻率骤然升高3-4个数量级。
?02n）表面效应：气敏电阻，吸附气体使电导率增加或减小 ln?T?VGln?G?VBln?B3）温差电动效应: 热电效应
4）光生伏特效应：光致电压，P正n负。 4.5热电性(thermoelectricity) 4.4.1热电效应
1）塞贝克效应 两种不同材料A和B组成回路，当两接触处温度不同时，则在回路中存在电动势，该效应称为塞贝克效应。当温差较小时，电动势与温度差有线性关系
EAB=SABΔT SAB…塞贝克系数 2）珀耳贴（Peltier）效应
将两种不同金属组成的回路中通过电流时，将使两种金属的其中一接头处放热，另一接头处吸热 qAB=ΠABI ΠAB… 相对帕尔贴系数。 3) 汤姆逊（W.Thomson）效应
在一根具有温度梯度的均匀导体中通过电流时，会产生吸热生放热现象。这称为汤姆逊（W.Thomson）热效应
塞贝克效应是珀耳贴（Peltier）效应的逆效应。 4.4.2绝对热电势系数
电子在热电效应中的作用：电子在热传递运动过程中引起反方向的电动势。 热电动势系数随温度的变化可以是极好的线性关系。 基本应用：热电偶，温差发电和电致冷。 半导体制冷的技术优势与应用范围
与现行的压缩式制冷或吸收式制冷方式相比，半导体制冷是靠电子（空穴）在运动中直接传递热量来实现的，因而有如下优点：①不需要制冷剂，无污染、清洁卫生；②无机械传动部件，结构简单、无噪声、无磨损、可靠性高；③通过改变工作电流的大小来调节制冷速度和制冷温度，控制灵活；④热电堆可以任意排布、大小形状皆可根据需要改变。 第5章 材料的磁学性能 磁性研究的意义：
1）与物质的微观结构密切相关，原子及原子结构，原子间的相互作用---键合情况和晶体结构，研究磁性是研究物质内部结构的重要方法
2）磁性材料有广泛的应用，特别是在电子技术，电子工业领域。
5.1磁学基本量及磁性分类 5.1.1磁学基本量 磁偶极矩
偶极矩在磁感应强度B中所受力矩
磁偶极矩与外加磁场的作用能称为静磁能U
? m?IS??? T?m?B其中μ为磁导率。
??磁化强度 ?mU??B??材料的磁化强度可以认为是材料在磁场中显示出净磁矩的结果。 B0??0H
?? M??m/V??M??H5.1.2物质的磁性分类
根据物质磁化率的特点，将物质的磁性分为五类 ??1）抗磁性 磁化率χ为很小的负数（10-6级） ?r?B/B0??/?02）顺磁性 χ�（10-3，10-6）
1?,?(1?)03）铁磁性 在较弱的磁场作用下，就能产生很大的磁化强度，且与外磁场关系r?非线性
4）亚铁磁性 和铁磁性相似，但磁化率较小 5)反铁磁性 磁化率是很小的正数
5.2原子本征磁矩、抗磁性和顺磁性 5.2.1 原子本征磁矩
包括电子轨道磁矩，电子自旋磁矩和原子核磁矩
如果原子中所有壳层电子全部填满，由于电子轨道和自旋磁矩各自相互抵消，此
??B??H相对磁导率μr与真空磁导率μ0及绝对磁导率μ???B??0H??0M有关:
?????时原子本征磁矩为零。 5.2.2 抗磁性
电子的轨道运动即产生抗磁性，但只有原子的电子壳层完全充满了电子的物质，抗磁性才能表现出来。所以凡电子壳层电子填满的物质均属抗磁性物质。如惰性气体，离子型晶体，共价键的碳硅锗硫磷等单质，大部分有机物。 5.2.3 顺磁性
产生顺磁性的条件是原子的固有磁矩不为零。条件： ①具奇数个电子的原子或点阵缺陷。
②内壳层未被填满的原子或离子，过渡元素和稀土金属。 单位体积内金属的顺磁化率
C为常数。大多数物质属于顺磁性物质。
??M/H?C/T5.3铁磁性和亚铁磁性材料的特征 5.3.1自发磁化理论C?n? 0M2/3k自发磁化现象：外斯假说认为：铁磁性物质内部存在很强的“分子场”，在分子场的作用下，原子磁矩趋向于同向平行排列，即自发磁化至饱和，铁磁体自发磁化分成若干个小区域，各个小区域的磁化方向各不相同，其磁性彼此抵消，所以大块磁铁不显示磁性。
温度升高，原子间间距增大，降低交换作用。
温度升高，热运动破坏磁矩的规则取向。故自发磁化强度下降。
温度高至居里点TC，原子磁矩的规则取向完全取破坏，自发磁化不再存在。材料由铁磁性变为顺磁性。 铁磁性产生的原因
铁磁性体自发磁化的根源是原子磁矩。而且起主要作用的是电子自旋磁矩。 ①原子在电子壳层中存在没有被电子填满的状态是产生铁磁性的必要条件。 ②原子核间的距离Rab与参加交换的电子距核的距离（电子壳层半径）r之比大于3时，成键电子交换积分为正。温度升高，热运动破坏磁矩取向 5.3.2 反铁磁性和亚铁磁性
原子磁矩大小不同的两种离子（或原子）组成，相同磁性的离子磁矩平等排列，而不同磁性的离子磁矩是反向平行排列。由于两种离子的磁矩不相等，反向平行的磁矩就不会恰好抵消，二者之差表现为宏观磁矩，这就是亚铁磁性，若二者大小相等，就表现为反铁磁性。 5.3.3 磁畴
外斯假设认为自发磁化是以小区域磁畴存在的。各磁畴方向不同杂乱排列时，总体不显磁性。
大而长的磁畴：主畴，沿晶体易磁化方向。
副畴不沿磁化方向。相邻磁畴的界限称为磁畴壁，主要分180°壁和90°壁。磁畴壁是一过渡区，有一定厚度。
磁畴的形状，尺寸、畴壁的类型和厚度总称为磁畴结构
同一磁性材料，磁畴壁不同，磁畴结构不同，磁化行为也不同，所以磁畴结构差异是磁性差异的原因。 技术磁化理论 技术磁化过程，是外加磁场对磁畴的作用过程，即外加磁场将磁畴的磁矩的方向