西安科技大学：《材料物理学》第一章 材料的电学

第一章 杜慈玲博士主研 西安科技大 材料科学与工程系

杜慧玲 博士 主讲 西安科技大学 材料科学与工程系 第一章

主要内容 ●电导的物理现象 ●金属的导电性 ●半导体的电学性能 ●材料的介电性 ●材料的超导性

主要内容 电导的物理现象 金属的导电性 半导体的电学性能 材料的介电性 材料的超导性

1.电导的物理现象 11电导的宏观参数 E Flow of electrons in the metal to the positive electrode, as the effect of applying a voltage Simple picture of metallic bonding: high number of electrons in between the ions Energy scheme: Positive end of the rod has a lower energy than the negative end Why not all the electrons move to the positive terminal?

1. 电导的物理现象 1.1 电导的宏观参数 • Flow of electrons in the metal to the positive electrode, as the effect of applying a voltage • Simple picture of metallic bonding: high number of electrons in between the ions • Energy scheme: Positive end of the rod has a lower energy than the negative end • Why not all the electrons move to the positive terminal?

1.电导的物理现象 11电导的宏观参数 电阻率(电导率) 对一截均匀导电体,存在 A rea 如下关系: 欧姆定律 Length R L RS R=P S L 欧姆定律微分形式 J=OE

对一截均匀导电体，存在 如下关系： • 欧姆定律 • 欧姆定律微分形式 1. 电导的物理现象 1.1 电导的宏观参数 Area Length i 一、电阻率（电导率）

1.电导的物理现象 11电导的宏观参数 二、表面电阻、体积电阻 I=+l R=U/I R U/I RR R Rv:体积电阻;Rs:表面电阻 相应地,存在pv,ps

二、表面电阻、体积电阻 1. 电导的物理现象 1.1 电导的宏观参数

1.电导的物理现象 11电导的宏观参数 1.对板状样品 h2h:厚度 R=p Ss:面积 7:电极间距离 R °bb:电极的长度 如果l=b,则称为方块电阻。单位9/口

1. 对板状样品 1. 电导的物理现象 1.1 电导的宏观参数

1.电导的物理现象 11电导的宏观参数 2.对管状样品 电极 R dx Pr-In 2πx2元l

2. 对管状样品 1. 电导的物理现象 1.1 电导的宏观参数

1.电导的物理现象 11电导的宏观参数 3.对圆片状样品 a R nP52兀x 2π

3. 对圆片状样品 1. 电导的物理现象 1.1 电导的宏观参数

1.电导的物理现象 11电导的宏观参数 三、电阻测试方法 1.二探针法(2- Probe Conductivity Measurements) RER sam 'ple + R contact Ohmeter REV/I P=(RA)/L Can give erroneous values if contact resistance, Rcontact, iS not negligible with respect to 特征: sample 适用于高导电率材料 响消除电极非欧姆接触对测量的影响

1. 二探针法（2-Probe Conductivity Measurements） V L A R = Rsample + Rcontact R = V/I r = (RA)/L I Can give erroneous values if contact resistance, Rcontact, is not negligible with respect to Rsample Ohmeter 特征： 适用于高导电率材料 响消除电极非欧姆接触对测量的影响 1. 电导的物理现象 1.1 电导的宏观参数 三、电阻测试方法

1.电导的物理现象 11电导的宏观参数 2.四探针法(4- Probe Conductivity Measurements) L IE VR sample 2 Current sample =(V2R1) Source p=R sample (a/l) 特征: Ohmeters 样品尺寸较大 般用来测量半导体材料的方阻

I = V1 /R1 Rsample = V2 /I Rsample = (V2R1 )/V1 r = Rsample (A/L) 特征： 样品尺寸较大 一般用来测量半导体材料的方阻。 L A I V2 V1 R1 Current Source Ohmeters 1. 电导的物理现象 1.1 电导的宏观参数 2. 四探针法（4-Probe Conductivity Measurements）