文档介绍：第六章材料的电学性质与磁学性质? 导电性能? 介电性能? 热电效应及光电导? 压电性及铁电性? 物质的磁性? 无机材料的电磁性导电性能?电导率和电阻率?材料的结构与导电性?材料的半导电性?材料的超导电性电导率和电阻率?当在材料两端施加电压 U时,材料中就有电流 I通过,这种现象称为导电现象 I=U/R ?材料导电性的量度为电阻率或电导率?电阻 R与导体的长度 L成正比,与导体的截面积 S成反比??????????????S LS LR?? 1 式中ρ为电阻率,单位Ω·m 电阻由体积电阻 Rv及表面电阻 Rs两部分组成 Rs Rv R 111??由于表面电阻与样品表面环境有关,因而只有体积电阻反映材料的导电能力。通常主要研究材料的体积电阻。电阻率的倒数为电导率σ:电导率定义为在单位电位下流过每米材料的电流。σ=IL/VS 式中σ——电导率, -1; I——电流, A; L——样品厚度, m; V——电位, V; S——样品面积, m 2 根据电阻率或电导率数值大小,将材料分成超导体、良导体、半导体和绝缘体等超导体的ρ在一定温度下接近于零; 导体的ρ为10 -8~10 -5Ω·m; 半导体的ρ为10 -5~10 7Ω·m; 绝缘体的ρ为10 7~10 20Ω·m。?一般普通无机非金属材料与大部分高分子材料是绝缘体,部分陶瓷材料和少数高分子材料是半导体,金属材料是导体。一些陶瓷具有超导性。?半导体、绝缘体、离子导电材料的电导率随温度的升高而增加。?金属的电导率随温度的升高而降低。<10 -16 聚四***乙烯<10 -16 石英玻璃 ×10 7 镍铬合金( 80%Ni-20Cr ) <10 -15 合金钢 ×10 7 不锈钢, 301 钢<10 -14 聚苯乙烯 ×10 7 TiC <10 -14 聚乙烯 ×10 7 钛(工业纯) <10 -15 ~10 -12 BeO ×10 7 纯铁(工业纯) <10 -12 有机玻璃 ×10 7 镍(工业纯) 10 -15 ~10 -11 云母 ×10 7 黄铜( 70%Cu-30Zn ) 10 -12 ~10 -10 Al 2O 3 ×10 7 钨(工业纯) <10 -10 窗玻璃 ×10 7钠 10 -11 ~10 -7 酚醛树脂(电木) ×10 7 Al-%Mn 合金 ×10 -4 硅(纯) ×10 7 铝(工业纯) 锗(纯) ×10 7金 10 SiC ×10 7 铜(工业纯) 10 5平均石墨 ×10 7银σ非金属σ金属和合金各种材料在室温下的电导率电导率的基本参数电导率的两个基本参数:载流子密度 n(crn -3)和载流子迁移率μ(crn -2·V -1·s -1) ?任何一种物质,只要存在电荷的自由粒子——载流子,就可以在电场作用下产生导电电流。?载流子可以是电子、空穴,也可以是正、负离子。?金属导体中的载流子是自由电子,高分子材料和无机非金属材料中的载流子可以是两类载流子同时存在。?载流子为离子或空格点的电导称为离子电导,载流子为电子或空穴的电导称为电子电导。电子电导和空穴电导同时存在,称为本征电导。?材料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。?如果介质处在外电场中,则作用于每一个载流子的力等于 qE 。在这个力的作用下,每一载流子在 E方向发生漂移,其平均速度为 v(m ·s -1)。容易看出,单位时间(1s) 通过单位截面的电荷量为: J= nqv ?J即为电流密度,显然, J=I /S。速度为 v,截面为 S的载流子总电荷量为 nqv 。?E:电场强度?电导率?令μ=v /E,并定义其为载流子的迁移率, 其物理意义为载流子在单位电场中的迁移速度,于是: σ=J/E= nqv /E σ= nq μ?电阻率的大小直接取决于单位体积中的载流子数目、每个载流子的电荷量和每个载流子的迁移率。产生电流的载流子有四种类型:电子、空穴、正离子、负离子。载流子的迁移率取决于原子结合的类型、晶体缺陷、掺杂剂类型和用量及离子在离子化合物中的扩散速率。