《材料物理性能》期末复习

1、材料物理性能期末复材料物理性能期末复习习电学部分电学部分电学部分重点为5.电导率的一般表达式 各个参数的物理意义。13、17也是复习关键。什么是电解质？（以离子传导的导电物质）迁移率、迁移数的概念1.欧姆定律微分表达式欧姆定律微分表达式jE中各个参数的物理意义。中各个参数的物理意义。电流密度J：A/cm2电导率：-1cm-1，Scm-1，S为西门子（Siemens）电场强度E：V/cm2.材料体电导与表面电导的测量方法，计算公式，四端电极材料体电导与表面电导的测量方法，计算公式，四端电极法测量电导率的特点。电位差计法的测量原理。法测量电导率的特点。电位差计法的测量原理。abgr1hr2主电极 a 环形电极 g 全电极 b VA体电导测量方法（若ag间为等电位，其表面电阻可忽略）2.材料体电导与表面电导的测量方法，计算公式，四端电极材料体电导与表面电导的测量方法，计算公式，四端电极法测量电导率的特点。电位差计法的测量原理。法测量电导率的特点。电位差计法的测量原理。habgV圆片试样xA表面电导测量方法2.材料体电导与表面电导的测量方法，计算公式，四端电极法测量电导材料体电导与表面电导的测

2、量方法，计算公式，四端电极法测量电导率的特点。电位差计法的测量原理。率的特点。电位差计法的测量原理。2.材料体电导与表面电导的测量方法，计算公式，四端电极法测量电导材料体电导与表面电导的测量方法，计算公式，四端电极法测量电导率的特点。电位差计法的测量原理。率的特点。电位差计法的测量原理。1，4通小电流I（恒流），测2，3针间电位差V，由V、I、l 求样品电阻率 VII1 2 3 4lllIrr12.材料体电导与表面电导的测量方法，计算公式，四端电极法测量电导材料体电导与表面电导的测量方法，计算公式，四端电极法测量电导率的特点。电位差计法的测量原理。率的特点。电位差计法的测量原理。若将探针与接触处看成点电源，则形成以点电源为中心的半球等势面，那么在r处的电流密度为 由J=E/，可得在r处得电场强度E为 2.材料体电导与表面电导的测量方法，计算公式，四端电极法测量电导材料体电导与表面电导的测量方法，计算公式，四端电极法测量电导率的特点。电位差计法的测量原理。率的特点。电位差计法的测量原理。由于 且r 时，V0，则 r 处的电位V为 同理，电流由4流出样品时，在r处的电位为 2.材料体电导与

3、表面电导的测量方法，计算公式，四端电极法测量电导材料体电导与表面电导的测量方法，计算公式，四端电极法测量电导率的特点。电位差计法的测量原理。率的特点。电位差计法的测量原理。2，3间的电位差 根据电位叠加原理，探针2，3处的电位分别为 2.材料体电导与表面电导的测量方法，计算公式，四端电极法测量电导材料体电导与表面电导的测量方法，计算公式，四端电极法测量电导率的特点。电位差计法的测量原理。率的特点。电位差计法的测量原理。条件：试样厚度及任一探针与试样最近边界的距离至少大于四倍探针间距，即可满足上述公式要求，否则应该进行修正。2.材料体电导与表面电导的测量方法，计算公式，四端电极法测量电导材料体电导与表面电导的测量方法，计算公式，四端电极法测量电导率的特点。电位差计法的测量原理。率的特点。电位差计法的测量原理。电位差计法测量电阻线路图电位差计法测量电阻线路图 GAE1EX3ENERX1RNRK1abRX1测量电阻 RN1标准电阻 R 可变电阻EN 标准电源 E1 工作电源 2.材料体电导与表面电导的测量方法，计算公式，四端电极法测量电导材料体电导与表面电导的测量方法，计算公式，四端电极法测

4、量电导率的特点。电位差计法的测量原理。率的特点。电位差计法的测量原理。K1a，测量被测电阻的电压降UX1K1b，测量标准电阻的电压降UN1RX1、RN1、R与E构成回路，电流均为I 3.陶瓷材料电导按照载流子可以分为哪几种类型？采用什么陶瓷材料电导按照载流子可以分为哪几种类型？采用什么实验可以确定材料是电子电导或离子电导？实验可以确定材料是电子电导或离子电导？类型：电子电导、离子电导利用霍尔效应可以确定材料是电子电导还是离子电导4.迁移率迁移率v/E的物理意义。的物理意义。迁移率是载流子在单位电场强度作用下的迁移速度（cm/sV）5.电导率的一般表达式，各个参数的物理意义。电导率的一般表达式，各个参数的物理意义。电导率的一般表达式为宏观电导率与微观载流子浓度n，电荷量q与迁移率的关系。（cm2/Vs）6.本征离子电导的导电离子主要由什么缺陷提供？其载流子本征离子电导的导电离子主要由什么缺陷提供？其载流子浓度：浓度：nNexp(E/2kT)中中E的物理意义是什么？的物理意义是什么？本征离子电导的导电离子主要由热缺陷提供其载流子浓度：nNexp(E/2kT)中E的物理意义是缺陷形成能7.离

5、子迁移率的公式，试分析影响离子离子迁移率的公式，试分析影响离子迁移率的主要因素是什么。迁移率的主要因素是什么。离子迁移率的公式是（在弱电场作用下）影响离子迁移率的主要因素包括晶体结构(、U0、0)，而指数项受温度影响较大离子迁移率与电场强度无关8.离子电导率的通式离子电导率的通式i0exp(-Wi/kT)，式中，式中Wi为离子电导为离子电导活化能，其物理意义是什么？活化能，其物理意义是什么？Wi的求法？的求法？Wi包括缺陷形成能与迁移能。求法：由lniln0-B/T，以lni和1/T为坐标，可绘得一直线，从直线斜率B可求出活化能W=BK9.离子扩散的主要形式有哪几种？离子扩散的主要形式有哪几种？无外加电场的热运动外加弱电场作用下外加强电场作用下10.NernstEinstein方程方程能斯特-爱因斯坦方程为该式建立了离子电导与扩散系数的关系11.影响离子电导率的主要因素是什么？如何影响？影响离子电导率的主要因素是什么？如何影响？温度：随着温度的升高，离子电导率按指数规律增加，在低温下杂质电导占主要地位，在高温下固有电导起主要作用晶体结构：电导率随活化能按指数规律变化，而活化能反映离子的

6、固定程度，它与晶体结构有关，那些熔点高的晶体，晶体结合力大，相应活化能也高，电导率就低晶格缺陷：离子晶体要具有离子电导的特性，要求电子载流子的浓度小，离子晶格缺陷浓度大并参与电导13.电子迁移率电子迁移率 各参数的物理意义？影响迁移各参数的物理意义？影响迁移率的主要因素？率的主要因素？为平均自由运动时间，由载流子的散射强弱决定，散射越弱，越长，越高m*为电子和空穴的有效质量，由材料性质决定，m*越大，越低14.本征半导体的电子浓度本征半导体的电子浓度本征半导体中的电子浓度为其中N为等效状态密度，Eg为禁带宽度15.杂质半导体的电子浓度杂质半导体的电子浓度对n型半导体对p型半导体16.电子电导率：电子电导率：ne。说明在不同温度条件下，影响电。说明在不同温度条件下，影响电导率的主要因素：温度，杂质，缺陷。导率的主要因素：温度，杂质，缺陷。通式：0exp(-W/kT)。W电导激活能(EgEi)本征：n型：16.电子电导率：电子电导率：ne。说明在不同温度条件下，影响电导率的主要。说明在不同温度条件下，影响电导率的主要因素：温度，杂质，缺陷。因素：温度，杂质，缺陷。在n型半导体的电导率表达式

7、中，第一项与杂质浓度无关，第二项与杂质浓度有关。高温时第一项起主要作用，低温时第二项起主要作用对本征半导体或高温时的杂质半导体，温度变化不大时，0 可视为常数。ln0与1/T成直线关系17.根据缺陷化学反应式能正确写出缺陷浓度与氧分压的关系式，根据电根据缺陷化学反应式能正确写出缺陷浓度与氧分压的关系式，根据电导率与氧分压的实验结果，推断材料缺陷。导率与氧分压的实验结果，推断材料缺陷。(kiks)关键：质量作用定律、电中性条件对阳离子空位，温度一定时，空穴浓度与氧分压的1/6次方成正比，若迁移率不随氧分压变化，则电导率与氧分压的1/6次方成正比对阴离子空位，温度一定时，电子浓度与氧分压的1/6次方成正比，若迁移率不随氧分压变化，则电导率与氧分压的1/6次方成正比18.陶瓷电导的混合法则：陶瓷电导的混合法则：lnVGlnGVBlnB。二种材料混合，或材料由不同晶相组成（如陶瓷通常有晶粒和晶界组成），如果界面等影响因素很小，可以忽略，则其总电导率可表示为lnVGlnGVBlnBG：晶粒电导，B：晶界电导n=-1：串联n=1：并联n0：均匀分散状态1.极化、极化率、极化强度及其关系式极化、极化

8、率、极化强度及其关系式极化：在外电场作用下，介质内质点（原子、分子、离子）正负电荷重心的分离，形成偶极子极化率：单位电场强度下，质点电偶极矩的大小极化强度：单位体积内的电矩总和1.极化、极化率、极化强度及其关系式极化、极化率、极化强度及其关系式关系式偶极子的电偶极矩：极化率：电介质极化系数（电极化率）：6.介质极化的类型及基本形式。介质极化的类型及基本形式。极化机制：电子极化、离子极化、偶极子转向极化、空间电荷极化极化形式：位移极化、松弛极化、自发极化9.松弛极化的特点是什么？松弛极化的特点是什么？近程迁移要克服势垒建立时间较长不可逆过程消耗能量14.介质损耗的物理本质是什么？（电导损耗、介质损耗的物理本质是什么？（电导损耗、极化损耗）极化损耗）电介质在恒定电场作用下所损耗的能量与通过其内部的电流有关加上电场后通过介质的全部电流包括：由样品的几何电容的充电所造成的电流，简称电容电流，不损耗能量由各种介质极化的建立所造成的电流，这种电流引起的损耗称为极化损耗由介质的电导（漏导）造成的电流，这种电流引起的损耗称为电导损耗15.德拜方程以及各参数的物理意义，试分析德拜方程以及各参数的物理意义

9、，试分析频率对频率对、的影响的影响德拜方程：各参数物理意义：(0)为静态相对介电系数，为高频相对介电系数，为弛豫时间常数频率对、的影响当=1时，极大，因而tg也极大15.德拜方程以及各参数的物理意义，试分析频率德拜方程以及各参数的物理意义，试分析频率对对、的影响的影响16.介电强度的定义？介电强度的定义？介质的特性，如绝缘、介电能力，都是指在一定的电场强度范围内的材料的特性，即介质只能在一定的电场强度以内保持这些性质。当电场强度超过某一临界值时，介质由介电状态变为导电状态。这种现象称介电强度的破坏，或叫介质的击穿相应的临界电场强度称为介电强度，或称为击穿电场强度17.介质击穿的主要形式及其特征。介质击穿的主要形式及其特征。热击穿：处于电场中的介质，由于其中的介质损耗而受热，当外加电压足够高时，可能从散热与发热的热平衡状态转入不平衡状态，若发出的热量比散去的多，介质温度将愈来愈高，直至出现永久性损坏热击穿可以简化为两种极端情况稳态热击穿：电压长期作用，介质内温度变化极慢脉冲热击穿：电压作用时间很短，散热来不及进行17.介质击穿的主要形式及其特征。介质击穿的主要形式及其特征。电击穿：当结构

10、内的电子受电场作用而加速到一定速度，以致通过碰撞而释放出附加的电子所产生的击穿现象电击穿从理论上可分为本征电击穿理论和“雪崩”电击穿理论本征电击穿理论：电子加速运动（动能）与晶格振动的相互作用，把能量传递给晶格。当其处于平衡时，介质中有稳定的电导，若电子能量大到一定值而破坏平衡，电导由稳定态变为非稳定态。“雪崩”式电击穿理论：晶格的破坏过程，碰撞电离后的自由电子的倍增，产生雪崩现象，以碰撞电离后自由电子数倍增到一定值作为电击穿判据1.铁电体的定义与电滞回线、铁电畴的定义。铁电体的定义与电滞回线、铁电畴的定义。铁电体：在一定温度范围内含有能自发极化，且极化方向可随外电场作可逆转动的晶体电滞回线：在铁电态下晶体的极化与电场的关系曲线铁电畴：铁电体从顺电相转变为铁电相时自发极化一致的区域1.铁电体的定义与电滞回线、铁电畴的定义。铁电体的定义与电滞回线、铁电畴的定义。电滞回线磁学部分磁学部分磁学部分的重点：直接磁化、间接磁化、原子磁矩定向排列1.基本磁参量的概念与定义以及影响因素。基本磁参量的概念与定义以及影响因素。磁矩：方向与环形电流法线的方向一致，其大小为电流与封闭环形面积的乘积IS，与电

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