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1）电介质电导总论
2）固体介质的离子电导简介
3) 固体介质的离子电导-本征离子电导
4）固体介质的离子电导-杂质离子电导
5）固体介质的电子电导
6）固体介质的表面电导
7）固体介质的绝缘电阻与能量损耗
3 本征离子电导
来源于晶体缺陷、电场下定向迁移！
无缺陷完整晶体，不也许产生扩散型的过程以及离子电导。
不过，实际晶体都存在缺陷，重要包括：
肖特基缺陷 ( Schottky Defect )
弗仑凯尔缺陷 ( Frenkel Defect )
这两种缺陷都是向晶体提供导电离子的来源。
受到热鼓励后，这两类缺陷都可以迁移：
无外电场作用时：缺陷迁移是无规则的；
加上外电场后： 缺陷沿电场方向定向漂移而形成电流。
这就是本征离子电导过程。
接下来我们讨论电导的思绪：
第一步：
分析 肖特基缺陷和弗仑凯尔缺陷的形成
第二步：
确定 载流子浓度 n
第三步：
确定 迁移率 μ
最 后：
讨论本征离子电导率 γ。
目的就是确定电介质的电导 ！
1）弗仑凯尔缺陷与肖特基缺陷的形成
弗伦凯尔缺陷：
离子晶体中，由于热激发，半径较小的离子挣脱晶格格点位置进入点阵间隙形成填隙离子，同步在点阵上产生一种离子空位，见图 3-7。
这种点阵间隙离子缺陷和点阵空穴缺陷同步成对出现。
称这种缺陷为弗仑凯尔缺陷。
图 3-7 弗伦凯尔缺陷
肖特基缺陷：
当离子离开晶格抵达晶体表面时，将构成新晶体时，在原晶格内对应地留下了空位，这样就形成了具有空穴缺陷，如图 3-8 所示。
称这种缺陷为肖特基缺陷。
由图可知，出现肖特基缺陷时，晶体体积稍有增长。
出现弗仑凯尔缺陷时，晶体体积与否变化 ？
图 3-8 肖特基缺陷
2）载流子浓度
弗仑凯尔缺陷产生了两种载流子: 正离子空位和正填隙离子。
其特点是成对出现。
肖特基缺陷：形成的载流子就只有离子空位一种。
但提成正离子空位和负离子空位两种 。
用记录物理措施，可以计算两种缺陷的浓度，分别为：
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有关缺陷的浓度计算，同学们阅读。
2-56
估算：1000K下, ns= ×10-5 N。
ns 晶体点阵离子空位浓度， N 晶体点阵离子浓度，us 形成一种肖特基缺陷的能量。
nf 填隙离子数或空位数。 N 晶体点阵离子浓度， uf 形成一对填隙离子-空位的能量。
肖特基缺陷浓度推导：
系统熵 S 和系统微观状态数 W 有下列关系：
式中，k 为玻尔兹曼常数。
设晶体中无空位时微观状态数为 W0，则：
假如晶体中出现了 ns 个空位，微观状态数增长了 W ’，
当 W0与 W ’彼此独立无关时，则出现了 ns 个空格点后微观状态数 W 为：
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则此时的熵变 △S 为：
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式中，N 为晶体点阵上的离子浓度，ns 是晶体点阵上的离子空位浓度。
因此，出现 ns 个肖特基缺陷后熵变为：
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设 uH 是一种原子或离子从晶体内部移动到晶体表面所需的能量， uL 为每个原子或离子的点阵能。那么，形成一种肖特基缺陷需要的能量为：
因此，出现 ns 个肖特基缺陷后系统内能 U 增量 △Us 应为：
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假如略去晶体体积的变化和晶格振动频率的变化，那么熵和内能唯一地与 ns 有关。
当温度 T 不变时，系统热平衡条件应为：
式中，△Fs 为系统自由能的增量。显然，由热力学定律可以写出：
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将式 (2-40)、式 (2-42)、(2-44) 代入式 (2-43)，并且注意到斯特林公式，
1nX 1 ＝x lnX - X，则可得：
当肖特基缺陷浓度不很大时，即满足关系 N－ns ≈N，则有：
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弗仑凯尔缺陷浓度推导：
可用相似措施确定。与肖特基缺陷的差异在于：
由于弗仑凯尔缺陷为填隙离子和离子空位同步出现，他们对于系统的熵均有奉献。
因此，对应的微观状态数分别增长了W ’ 和 W ’’。可得：
式中，
N 为晶体点阵上离子浓度或总离子数；
N ’ 为晶体点阵间的位置浓度，即总的也许填隙位置数；
nf 为平衡时填隙离子数或空位数。
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因此，同样有：
△Sf ＝k ln（W ’W ” ）
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