材料物理性能考试复习资料
材料物理性能复习资料

2012年贵州大学材料及冶金学院材料物理性能复习资料一.名词解释:1. 磁化:物质在磁场中由于受磁场的作用表现出来一定的磁性的现象。
3.磁矩:及磁偶极子等效的平面回路的电流和回路面积的乘积定义为磁矩。
其方向及环形电流法线方向一致,可用右手定则确定。
4.磁化强度M:一个物体在外磁场中被磁化的程度,用单位体积内磁矩多少来衡量,5.抗磁性:磁化方向及外加磁场方向相反,即当磁化率χ或磁化强度M为负时,固体表现为抗磁性。
χ=M/H<0,很小,约为-10-4~-10-6。
6.顺磁性:在外加磁场作用下,每个原子磁矩比较规则地取向,材料显示极弱的磁性。
磁化强度M及外磁场方向一致,M为正,而且M严格地及外磁场H成正比。
7.铁磁性:过渡金属Fe、Co、Ni和某些稀土金属如Gd等物质,无论是否施加外磁场,都具有永久磁矩,且在无外加磁场或较弱的磁场作用下,就能产生很大的磁化强度。
室温下的磁化率χ很大,可达106数量级,属于强磁性物质。
8.热传导:当固体材料一端的温度比另一端高时,热量会从热端自动地传向冷端的现象。
9.热阻:是材料对热传导的阻隔能力。
11.热膨胀:物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为热膨胀。
12.魏得曼-弗兰兹定律:在室温下许多金属的热导率及电导率之比几乎相同,而不随金属的不同而改变。
13.材料的热稳定性:热稳定性是指材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力,又称为抗热震性。
14.导体:可在电场作用流动自由电荷的物体,能传导电流的元件15.绝缘体:不善于传导电流的物质16.半导体:电阻率介于金属和绝缘体之间并且有负的电阻温度系数的材料17、磁畴:未加磁场时铁磁质内部已经磁化到饱和状态的若干个小区域。
18、磁矫顽力:反磁化过程中,当反向磁畴扩大到同正向磁畴大小相相等时,它们的磁化对外对外部的效果相互抵消,有效磁化强度为零,这时的磁场强度称为磁矫顽力。
19、磁化率:即单位外磁场强度下材料的磁化强度。
它的大小反映了物质磁化的难易程度,是材料的一个重要的磁参数。
材料物理性能总复习

奈曼-柯普定律
化合物分子热容等于构成此化合物各元素原子热容之和。
杜隆珀替定律
恒压下元素的原子热容等于25J/(K.mol)。
经典热容理论:模型过于简单,不能解释低温下热容减小的现象
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2、经典热容理论
• 爱因斯坦热容理论假设:每个原子皆为一个独立的振子,原子之间彼此无关。
高温部分符合较好,但低温部分的理论值比实验值下降得过快。
磁性是一切物质的基本属性,从微观粒子到宏观物体以至于宇宙间的天体都存在着磁的现象。 磁性是磁性材料的一种使用性能,磁性材料具有能量转换、存储或改变能量状态的功能。
材料的磁学性能
01
02
1、基本磁参量的概念与定义以及影响因素
磁矩
磁化强度
磁导率
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IΔS,与电流I和封闭环形面积ΔS成正比
6、半导体的载流子浓度、迁移率及其电阻率 本征半导体 本征载流子浓度与温度T和禁带宽度Eg 有关: 随温度增加,载流子浓度增加; 禁带宽度大时,载流子浓度小; μn 和μp 分别表示在单位场强下自由电子和空穴的平均漂移速度(cm/s),称为迁移率。 杂质半导体 多子导电
温 度 升 高
半导体载流子浓度、迁移率及其电阻率与温度的关系
n -- 单位体积内载流子数目 q -- 为每一载流子携带的电荷量
E -- 为外电场电场强度
μ为载流子的迁移率,其含义为单位电场下载流子的平均漂移速度。
J -- 为电流密度
2、导电性本质因素
决定材料导电性好坏的本质因素有两个:
载流子浓度
载流子迁移率
温度、压力等外界条件,以及键合、成分等材料因素都对载流子数目和载流子迁移率有影响。任何提高载流子浓度或载流子迁移率的因素,都能提高电导率,降低电阻率。
材料物理性能复习资料整理

材料在外力作用下发生形状和尺寸的变化,称为形变。
材料承受外力作用、抵抗变形的能力及其破坏规律,称为材料的力学性能或机械性能。
材料在单位面积上所受的附加内力称为应力。
法向应力导致材料伸长或缩短,而剪切应力引起材料的切向畸变。
应变是用来表征材料在受力时内部各质点之间的相对位移。
对于各向同性材料,有三种基本类型的应变:拉伸应变ε,剪切应变γ和压缩应变Δ。
若材料受力前的面积为A0,则σ0=F/A0称为名义应力。
若材料受力后面积为A,则σT=F/A称为真实应力。
对于理想的弹性材料,在应力作用下会发生弹性形变,其应力与应变关系服从胡克(Hook)定律(σ=Eε)。
E是弹性模量,又称为弹性刚度。
弹性模量是材料发生单位应变时的应力,它表征材料抵抗形变能力(即刚度)的大小。
E越大,越不容易变形,表示材料刚度越大。
弹性模量是原子间结合强度的标志之一。
泊松比:在拉伸试验时,材料横向单位面积的减少与纵向单位长度的增加之比值。
粘性形变是指粘性物体在剪切应力作用下发生不可逆的流动形变,该形变随时间增加而增大。
材料在外应力去除后仍保持部分应变的特性称为塑性。
材料发生塑性形变而不发生断裂的能力称为延展性。
在足够大的剪切应力τ作用下或温度T较高时,材料中的晶体部分会沿着最易滑移的系统在晶粒内部发生位错滑移,宏观上表现为材料的塑性形变。
滑移和孪晶:晶体塑性形变两种基本形式。
蠕变是在恒定的应力σ作用下材料的应变ε随时间增加而逐渐增大的现象。
位错蠕变理论:在低温下受到阻碍而难以发生运动的位错,在高温下由于热运动增大了原子的能量,使得位错能克服阻碍发生运动而导致材料的蠕变。
扩散蠕变理论:材料在高温下的蠕变现象与晶体中的扩散现象类似,蠕变过程是在应力作用下空位沿应力作用方向(或晶粒沿相反方向)扩散的一种形式。
晶界蠕变理论:多晶陶瓷材料由于存在大量晶界,当晶界位相差大时,可把晶界看成是非晶体,在温度较高时,晶界粘度迅速下降,应力使得晶界发生粘性流动而导致蠕变。
材料物理性能复习资料

材料物理性能复习资料材料物理性能总复习(⽆材⼀)考试题型:1 名词解释 5个*3分,共15分;2 简答 7个*5分,共35分;3 计算 2个*10分,共20分;4 论述 2个*15分,共30分。
考试时间:2013-1-14. 考试重点1 材料的受⼒形变不同材料应⼒应变曲线的区别A (A 点):⽐例极限; E (B 点):弹性极限; P (C 点):屈服极限; U (D 点):断裂极限;E ,可逆线性正⽐例关系,当应⼒在 E 和 P 之间,外⼒去除后有⼀定程度的永久变形,即发⽣塑性变形陶瓷材料⼀般没有塑性变形,发⽣脆性断裂应⼒:单位⾯积上所受内⼒。
ζ=F/A由于材料的⾯积在外⼒作⽤下,可能有变化,A 就有变化,有名义应⼒和实际(真实)应⼒ P4. 应变:描述物质内部各质点之间的相对位移名义位移的应变:实际应变和L0有关,可以通过公式推导获得由于材料的不同⽅向的应变,因此考虑可以采⽤和应⼒分解的办法来解决,具体看教材第6-7页虎克定律:σ=E ε⽐例系数E 成为弹性模量(Elastic Modulus ),⼜称弹性刚度相关概念:应⼒应变虎克定律弹性模量001L L L L L ?=-=ε三种应变类型的弹性模量杨⽒模量E ;剪切模量G ;体积模量B 弹性模量:原⼦间结合强度的标志之⼀两类原⼦间结合⼒与原⼦间距关系曲线弹性模量实际与曲线上受⼒点的曲线斜率成正⽐结合键、原⼦之间的距离、外⼒作⽤也将改变弹性模量的值温度升⾼,原⼦之间距离变⼤,弹性模量下降弹性模量的本质特征;弹性模量的影响因素;晶粒、异相、⽓孔、杂质等,弹性模量的计算公式及⽅法;把材料看成材料的串联或者并联,我们可以得到其上限模量和下限模量,如下⾯的公式表⽰:(P13)复合材料弹性模量及应⼒的计算。
陶瓷材料弹性常数和⽓孔率关系多⽓孔陶瓷材料可以看成⼆相材料,其中⼀相的刚度为0 陶瓷材料的弹性模量随⽓孔率变化的表达式是:b 是与制备⼯艺有关常数.当泊松⽐0.3,f1和f2分别是1.9和0.9,和教材上p13公式1.21⼀样粘弹性:⼀些⾮晶体,有时甚⾄多晶体在⽐较⼩的应⼒时同时表现出粘性和弹性。
材料物理性能复习重点

1.热容:热容是使材料温度升高1K所需的热量。
公式为C=ΔQ/ΔT=dQ/dT (J/K);它反映材料从周围环境中吸收热量的能力,与材料的质量、组成、过程、温度有关。
在加热过程中过程不同分为定容热容和定压热容。
2.比热容:质量为1kg的物质在没有相变和化学反应的条件下升高1K所需的热量称为比热容每个物质中有两种比热容,其中c p>c v,c v不能直接测得。
3.摩尔热容:1mol的物质在没有相变或化学反应条件下升高1K所需的能量称为摩尔热容,用Cm表示,单位为J/(mol·K)4.热容的微观物理本质:材料的各种性能(包括热容)的物理本质均与晶格热振动有关。
5.热容的实验规律:1.对于金属:2.对于无机材料(了解)1.符合德拜热容理论,但是德拜温度不同,它取决于键的强度、材料的弹性模量、熔点等。
2.对于绝大多数氧化物,碳化物,摩尔热容都是从低温时一个最低值增到到1273K左右近似于3R,温度进一步升高,摩尔热容基本没有任何变化。
3.相变时会发生摩尔热容的突变4.固体材料单位体积热容与气孔率有关,多孔材料质量越小,热容越小。
因此提高轻质隔热砖的温度所需要的热量远低于致密度的耐火砖所需的热量。
6.经典理论传统理论不能解决低温下Cv的变化,低温下热容随温度的下降而降低而下降,当温度接近0K时热容趋向于07.量子理论1.爱因斯坦模型三个假设:1.谐振子能量量子化2.每个原子是一个独立的谐振子3.所有原子都以相同的频率振动。
爱因斯坦温度:爱因斯坦模型在T >> θE 时,Cv,m=3R,与实验相符合,在低温下,T当T << θE时Cv,m比实验更快趋于0,在T趋于0时,Cv,m也趋于零。
爱因斯坦模型不足之处在于:爱因斯坦模型假定原子振动不相关,且以相同频率振动,而实际晶体中,各原子的振动不是彼此独立地以同样的频率振动,而是原子间有耦合作用,点阵波的频率也有差异。
温度低尤为明显2.德拜模型德拜在爱因斯坦的基础上,考虑了晶体间的相互作用力,原子间的作用力遵从胡克定律,固体热容应是原子的各种频率振动贡献的总和。
材料物理性能复习重点-图文

材料物理性能复习重点-图文第二章非组织敏感:弹性模量,热膨胀系数,居里点(成分)组织敏感性:内耗,电阻率,磁导率(成分及组织)相对电导率:IACS%定义:把国际标准纯软铜(在室温20度,电阻率为0.01724.mm2/m)的电导率作为100%,其它导体材料的电导率与之相比的百分数即为该导体材料的相对电导率。
载流子:电荷的载体(电子,空穴,正离子,负离子)物体的导电现象的微观本质是:载流子在电场作用下的定向迁移迁移数t某,也称输运数(tranferencenumber)定义为:某t某T式中:σT为各种载流子输运电荷形成的总电导率σ某表示某种载流子输运电荷的电导率t某的意义:是某一种载流子输运电荷占全部电导率的分数表示。
载流子与导电性能的关系:因素:单位体积中可移动的带电粒子数量N每个载流子的电荷量q载流子的迁移率μ迁移率:受到外加电场作用时,材料中的载流子移动的难易程度令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。
σ=Nqμ迁移率的影响因素:1.温度越高,平均碰撞间隔时间t越小,迁移率越小2.晶体缺陷越多,………………电子的平均自由程n为电子的密度2金属导电机制:载流子为自由电子。
经典理论:所有自由电子都对导电做出贡献。
所以有n为电子的平均速度m为电子的质量量子理论,两点基本改进:nef表示单位体积内实际参加热传导的电子数,即费米面能级附近参加电传导的电子数m某为电子的有效质量,考虑晶体点阵对电场作用的结果2eff某f实际导电的载流子为费米面附近的自由电子!nelmvnelmv产生电阻的根本原因:当电子波通过一个理想晶体点阵时(0K),它将不受散射;只有在晶体点阵完整性遭到破坏的地方,电子波才会受到散射(不相干散射)。
理想晶体中晶体点阵的周期性受到破坏时,才产生阻碍电子运动的条件。
(1)晶格热振动(温度引起的离子运动振幅的变化)(2)杂质的引入,位错及点缺陷在电子电导的材料中,电子与点阵的非弹性碰撞引起电子波的散射是电子运动受阻的本质原因。
材料物理性能部分资料

1.光子这种微观粒子表现出双重性质——波动性和粒子性,这种现象叫做波粒二象性。
P22.波粒二象性是一切物质(包括电磁场)所具有的普遍属性。
P33.描述电子运动的概率波的波动方程是薛定谔方程。
P44.不允许的能量区间称为禁带。
P155.原子基态价电子能级分裂而成的能带称为价带。
相应于价带以上的能带(即第一激发态)称为导带。
P186.在晶格中存在角频率为ω的平面波,称此波为格波。
格波的特点是晶体中原子的振动,且相邻原子之间存在固定的位相。
P207.把频率和波矢的关系叫色散关系。
P208.声子就是晶格振动中的独立简谐振子的能量量子。
(声子的概念)P259.由复杂的力化学反应引起的高聚物的特殊流动称为化学流动....是流动的主要机....。
分段位移理。
P3910.热容是分子或原子热运动的能量随温度而变化的物理量,其定义是物体温度升高1K所需要增加的能量。
P4211.在20世纪已发现了两个有关晶体热容的经验定律。
一是元素的热容定律——杜隆–珀替定律:恒压下元素的原子热容为25J/(K∙mol);另一个是化合物的热容定律——奈曼–柯普定律:化合物热容等于构成此化合物各元素原子热容之和。
P4312.热容是和温度无关的常数,这就是杜隆–珀替定律。
由于双原子的固态化合物,1mol中的原子数为2N,故摩尔热容为=2×25J/(K∙mol),三原子固态化合物的摩尔热容C v=3×25J/(K∙mol),依此类推。
P4313.物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为膨胀..。
P4814.当固体材料一端的温度比另一端高时,热量就会从热端自动的传向冷端,这个现象就称为热传导...。
P5215.气体的传热是依靠分子的碰撞来实现的,在固体中组成晶体的质点处在一定的位置上,相互之间有一定的距离,质点只能在平衡位置附近作微小的振动。
P52 (气体的热传导公式:λ=cvl/3)固体中的导热主要是由晶格振动的格波和自由电子的运动来实现的。
材料物理性能期末复习考点

材料物理性能期末复习考点
1.力学性能
-弹性模量:描述材料在受力后能恢复原状的能力。
-抗拉强度和屈服强度:材料在受拉力作用下能够承受的最大应力。
-强度和硬度:表示材料对外界力量的抵抗能力。
-延展性和韧性:描述材料在受力下发生塑性变形时的能力。
-蠕变:材料在长期静态载荷下发生塑性变形的现象。
2.电学性能
-电导率:描述材料导电的能力。
-电阻率:描述材料导电困难程度的量。
-介电常数和介电损耗:材料在电场中储存和散失电能的能力。
-铁电性和压电性:描述材料在外加电场或机械压力下产生极化效应的能力。
-半导体性能:半导体材料的导电性能受温度、光照等因素的影响。
3.热学性能
-热导率:描述材料传热能力的指标。
-线热膨胀系数:描述材料在温度变化下线膨胀或收缩的程度。
-热膨胀系数:描述材料在温度变化下体积膨胀或收缩的程度。
-比热容:描述单位质量材料在温度变化下吸收或释放热能的能力。
-崩裂温度:材料在受热时失去结构稳定性的温度。
4.光学性能
-折射率:描述光在材料中传播速度的比值。
-透射率和反射率:描述光在材料中透过或反射的比例。
-吸收率:光在材料中被吸收而转化为热能的比例。
-发光性能:描述材料能否发光以及发光的颜色和亮度。
-线性和非线性光学效应:描述材料在光场中的响应特性。
以上是材料物理性能期末复习的一些考点,希望能帮助到你。
但需要注意的是,这只是一部分重点,你还需要结合教材和课堂笔记,全面复习和理解这些概念和原理。
祝你考试顺利!。
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1. 影响弹性模量的因素包括:原子结构、温度、相变。
2. 随有温度升高弹性模量不一定会下降。
如低碳钢温度一直升到铁素体转变为奥氏体相变点,弹性模量单调下降,但超过相变点,弹性校模量会突然上升,然后又呈单调下降趋势。
这是在由于在相变点因为相变的发生,膨胀系数急剧减小,使得弹性模量突然降低所致。
3. 不同材料的弹性模量差别很大,主要是因为材料具有不同的结合键和键能。
4. 弹性系数Ks 的大小实质上代表了对原子间弹性位移的抵抗力,即原子结合力。
对于一定的材料它是个常数。
弹性系数Ks 和弹性模量E 之间的关系:它们都代表原子之间的结合力。
因为建立的模型不同,没有定量关系。
(☆)5. 材料的断裂强度:a E th /γσ=材料断裂强度的粗略估计:10/E th =σ6. 杜隆-珀替定律局限性:不能说明低温下,热容随温度的降低而减小,在接近绝对零度时,热容按T 的三次方趋近与零的试验结果。
7. 德拜温度意义:① 原子热振动的特征在两个温度区域存在着本质差别,就是由德拜温度θD 来划分这两个温度区域:在低θD 的温度区间,电阻率与温度的5次方成正比。
在高于θD 的温度区间,电阻率与温度成正比。
② 德拜温度------晶体具有的固定特征值。
③ 德拜理论表明:当把热容视为(T/θD )的两数时,对所有的物质都具有相同的关系曲线。
德拜温度表征了热容对温度的依赖性。
本质上,徳拜温度反应物质内部原子间结合力的物理量。
8. 固体材料热膨胀机理:(1) 固体材料的热膨胀本质,归结为点阵结构中质点间平均距离随温度升高而增大。
(2) 晶体中各种热缺陷的形成造成局部点阵的畸变和膨胀。
随着温度升高,热缺陷浓度呈指数增加,这方面影响较重要。
9. 导热系数与导温系数的含义:材料最终稳定的温度梯度分布取决于热导率,热导率越高,温度梯度越小;而趋向于稳定的速度,则取决于热扩散率,热扩散率越高,趋向于稳定的速度越快。
即:热导率大,稳定后的温度梯度小,热扩散率大,更快的达到“稳定后的温度梯度”(☆)10. 热稳定性是指材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力,故又称为抗热震性。
热稳定性破坏(即抗热振性)的类型有两种:抗热冲击断裂性和抗热冲击损伤性。
11. 提高材料抗热冲击断裂性能的措施①提高材料强度σ,减小弹性模量E ,σ/E 增大,即提高了材料柔韧性,这样可吸收较多的应变能而不致于开裂。
晶粒较细,晶界缺陷小,气孔少且分散者,强度较高,抗热冲击断裂性较好。
②提高材料的热导率,使R ’提高。
③减小材料的膨胀系数α。
④减少材料表面热传递系数h,这主要通过调节周围的散热条件来实现。
⑤减小产品的有效厚度。
(☆)12. 推导材料第一热应力断裂抵抗因子R ,并绘制平面薄板的热应力示意图。
包括分析,图,方程,解,第一热应力断裂抵抗因子表达式。
参见教材P94。
当时间t=0的瞬间,σx =σz =σmax 若它恰好达到材料强度,则会出现开裂破裂,求得:αμσE T f /)1(max -=∆E R f αμσ/)1(-=(☆)13. 影响表面散热包含三个因素:热导率,传热途径,材料表面散热速率(即表面热传递系数h )为了表示影响散热三个因素综合的作用,引入综合系数毕奥模数β定义:λβ/m hr =,无单位。
β越大对热稳定性越不利。
其中β是毕奥模数;h 是表面热传递系数(对应表面散热速率);m r 是材料的半厚(对应传热途径);λ是热导率。
14. 定义无因次应力:max /σσσ=*。
式中:*σ是无因次表面应力;σ是折减后的实测应力;max σ是材料所承受的最大应力。
注意:无因次应力为一个系数,无量纲。
15. R 、R '、R"和R '''、R ''''R 、R'、R"和断裂强度σf 的大小成正比,和弹性模量E 成反比。
R '''、R ''''和断裂强度σf 的大小成反比,和弹性模量E 成正比。
两者背道而驰的原因是:判据不同。
R 、R'、R ”适用于致密性材料,从避免裂纹产生来避免材料的热应力损坏破坏。
R '''、R ''''适用于疏松性材料,从阻止裂纹扩展来避免材料的热应力损坏破坏。
16. 第一热应力断裂抵抗因子、第二热应力断裂抵抗因子都是表征材料抗热冲击断裂性能,他们的量纲是不同的。
17. 光的传播速度:在真空中:C s m u ===/10*9979.2/1800με在介质中:c <///100n c c u r r r r ===μεμμεεr r με=n ,n 为介质的折射率,n=c/μu ---波的传播速度;ε---介电常数;μ---磁导率真空中的光速是一个常数值,它是由另外两个我们都知道的或将知道两个常数真空介电常数和真空磁导率计算出来。
介质的折射率是两外参数计算出来的,相对介电常数和相对磁导率。
18. 在光的传播过程中,电、磁、传播方向,三者互相垂直。
19. 光通过固体的现象包括:透射、吸收、反射、散射20. 折射:折射产生的原因:因为介质的极化,“拖住” 了电磁波的步伐,才使得其传播速度变得比真空中慢,使得材料发生折射。
材料的折射率反映了光在该材料中传播速度的快慢。
21. 光与固体相互作用的本质有两种方式:电子极化和电子能态转变。
从微观上分析,光与固体的相互作用,实际上是光子与固体材料中原子、离子、电子等的相互作用。
材料的折射率随入射光的波长而变化,这种现象称为光的色散。
光的吸收、散射和色散这三种现象,都是由于光与物质的相互作用引起的,实质上是由光与原子中的电子相互作用引起的。
(☆)22. 证明:朗伯特定律:l e I I α-=0(☆)式中:I---光的强度;l---距离;α---吸收系数;0I ---入射光强度。
如图所示,光强为0I 的单色平行光束通过均匀物质,在经过一段距离0l 后光强已减弱到I ,再通过一无限薄层dl 后光强变为I+dI 。
实验表明,在相当宽的光强度范围内,dI 相当精确地正比于I 和dI ,即:dl I dI *-=α/l e I I dl I I αα-=⇒-=*0*/d23. 朗伯特定律:l e I I α-=0(☆)式中吸收系数α取决于材料的性质和光的波长。
系数α是与光强I 无关的比例系数,称为该物质的吸收系数。
上式是光强的线性微分方程,表征了光的吸收的线性规律。
24. 光的散射:光在通过气体、液体、固体等介质时,遇到烟尘、微粒、悬浮液滴或者结构成分不均匀的微小区域,都会有一部分能量偏离原来的传播方向而向四面八方弥散开来,这种现象称为光的散射。
光强随距离变化的公式:l l s a e I e I I )(00**ααα+--==25. 色散:材料的折射率随入射光的频率的减小(或波长的增加)而减小的性质,称为折射率的色散。
26. 间隙离子单位时间沿某一方向跃迁的次数的影响因素:(1)、 温度越高,越容易跃迁;(2)、 势垒0U 越低,越容易跃迁;(3)、 振动频率0v 越高,越容易跃迁。
而且温度和势垒大小影响比频率更大。
27. 证明:电场强度不太大时,载流子沿电场方向的迁移率为:kT kT U q v 6/)/exp(020-=δμ 式中:q 为电荷数,单位C ;k=0.86*1-4·10-K eV ;0U 为无外电场时的间隙离子的势垒,单位eV 。
28.温度对电导率的影响是通过影响迁移率和载流子浓度来实现的。
(☆)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。
(☆)29.含有大量碱性氧化物的无定形相的陶瓷材料的电导率较高,是因为玻璃相结构松驰,微晶相-缺陷较多,活化能较低。
理想金属在0K时电阻为零。
在0K,冷加工金属仍保留某一极限电阻率。
30.半导体的禁带宽度不一定小于绝缘体。
31.霍尔效应的定义、产生的原因及用途:答:霍尔效应:沿试样x轴方向通入电流I(电流密度J x),z轴方向上加一磁场H z,那么在y轴方向上将产生一电场E y,这种现象称霍尔效应。
产生的原因:是由于电子在磁场作用下产生横向移动的结果。
因电子质量小、运动容易,而离子的质量比电子大得多,磁场作用力不足以使离子产生横向位移,因而纯离子的电导不呈现霍尔效应。
霍尔效应的应用:可利用霍尔效应的存在与否来检验材料是否存在电子电导。
霍尔效应示意图32.利用电解效应可以检验材料中是否存在离子导电;利用霍尔效应可以检验材料中是否存在电子导电。
33.电导的活化能包括缺陷形成能和迁移能。
活化能大小反映了离子固定(稳定)的程度,活化能越大,导电率越小。
34.量子自由电子理论表明,井非所在自由电子都对金属电导率有贡献,而是只有在费米面附近能级的电子才能对电导做出贡献。
根据能带理论,晶体中并非所有电子,也并非所有的价电子都具有电导。
只有导带中的电子或价带顶部的空穴才具有电导。
35.本征电导导带中的电子导电和价带中的空穴导电同时存在,载流子电子和空穴的浓度是相等的。
杂质对半导体的导电性能影响很大。
例如,单晶硅中掺(1/10万)硼,导电能力将增大1000倍,即导电能力增大的倍数是渗硼比例的108倍。
杂质半导体可分为:n型(可提供电子,即施主)、p型(会接受电子,即受主)。
杂质电导率比本征电导率大得多,离子晶体的电导主要为杂质电导,只有在很高的温度时才显示本征电导。
杂质电导在较低温度下其电导表现得很显著;本征电导只有在很高温度下其电导表现得很显著。
36.n型半导体和p型半导体的区别,P型半导体的导电机理,n型半导体的导电机理。
(1)区别:掺入“多余”电子的杂质能级称为施主能级,n型半导体;掺入受主杂质的半导体称为p 型半导体。
(2) P 型半导体的导电机理:在四价的Si 单品中掺入三价的杂质硼,一个硼原子外层外层只有3个电子,与Si 形成共价键时就少了1个电子,即出现了一个电子空穴,为了与四个相邻的硅原子形成共价键,价带中的电子激发至空穴。
原因:该空穴能级离价带很近,价带中的电子激发至空穴能级上比起这过整个禁带到导带要容易得多。
(3) N 型半导体的导电机理:N 型半导体的导电机理子在四价的Si 单晶中掺入五价的杂质砷,一个砷原子外层有五个电子,取代一个硅原子原,砷原子中四个电子同相邻的四个硅原子形成共价键,还多出一个电子。
这个电子离导带很近,只差1E =0.05eV ,仅为硅禁带宽度的5%,很容易激发到导带中去。
37. 固体电解质的总电导率为离子电导率和电子电导率之和。
38. 冷加工对电阻率的影响及其原理。
影响:一般单相固溶体经冷加工后,电阳可增加10%-20%。
而有序固溶体电阻增加100%,甚至更高。