《材料物理性能》课程教学课件（PPT讲稿）第六章 无机材料的电导 6.5 无机材料的电导 6.6 半导体陶瓷的物理效应 6.7 超导体

6.无机材料的电导 知识回顾： 1.半导体陶瓷中载流子的迁移率、电子的有效质量 电子的迁移率： te u= me h2 d2E -1 m* 2 4 dk2 电子的有效质量

6. 无机材料的电导 知识回顾： 1. 半导体陶瓷中载流子的迁移率、电子的有效质量 𝒎∗ = 𝒉 𝟐 𝟒𝝅𝟐 𝒅 𝟐𝑬 𝒅𝒌 𝟐 −𝟏 电子的有效质量

6.3电子电导 电子有效质量的提出原因 (1)晶体中的电子一方面受到外力的作用，另一方面受到内部原子及其他电子的 势场作用。 (2)电子的加速度应是所有场作用的综合效果。 (3)内部电场计算困难

电子有效质量的提出原因 （1）晶体中的电子一方面受到外力的作用，另一方面受到内部原子及其他电子的 势场作用。 （2）电子的加速度应是所有场作用的综合效果。 （3）内部电场计算困难。 6.3 电子电导

6.3电子电导 提出电子有效质量的意义 (1)引入有效质量可使问题简单化，直接把外力和加速度联系起来，而内部的势场 作用由有效质量概括。 (2)解决晶体中电子在外力作用下，不涉及内部势场的作用，使问题简化。 (3)有效质量可以直接测定

提出电子有效质量的意义 （1）引入有效质量可使问题简单化，直接把外力和加速度联系起来，而内部的势场 作用由有效质量概括。 （2）解决晶体中电子在外力作用下，不涉及内部势场的作用，使问题简化。 （3）有效质量可以直接测定。 6.3 电子电导

6.无机材料的电导 知识回顾： 2.哪些载流子参与半导体的导电？ 导带 能隙 价带 能带形成 只有导带中的电子或价带顶部的空穴才能参与导电

6. 无机材料的电导 知识回顾： 2. 哪些载流子参与半导体的导电？ 只有导带中的电子或价带顶部的空穴才能参与导电

6.无机材料的电导 知识回顾： 3.n型半导体和p型半导体 n型半导体的载流子一导带中的电子 p型半导体的载流子一价带中的空穴 n型半导体：掺入施主杂质的半导体 p型半导体：掺入受主杂质的半导体

6. 无机材料的电导 知识回顾： 3. n型半导体和p型半导体 n型半导体的载流子——导带中的电子 p型半导体的载流子——价带中的空穴 n型半导体：掺入施主杂质的半导体 p型半导体：掺入受主杂质的半导体

6.无机材料的电导 知识回顾： 4.玻璃态电导的双碱效应和压碱效应 双碱效应： 当玻璃中碱金属离子总浓度较大时（占玻璃组成25一30%)，总浓度不变，含两种 碱金属离子比一种碱金属离子的玻璃电导率小，当比例适当时，电导率可降低很低。 压碱效应： 含碱金属玻璃中加入二价金属离子，特别是重金属氧化物，使玻璃的电导率降低。 相应的阳离子半径越大，这种效应越强

6. 无机材料的电导 知识回顾： 4. 玻璃态电导的双碱效应和压碱效应 双碱效应： 当玻璃中碱金属离子总浓度较大时（占玻璃组成25—30%），总浓度不变，含两种 碱金属离子比一种碱金属离子的玻璃电导率小，当比例适当时，电导率可降低很低。 压碱效应： 含碱金属玻璃中加入二价金属离子，特别是重金属氧化物，使玻璃的电导率降低。 相应的阳离子半径越大，这种效应越强

6.无机材料的电导 6.5无机材料的电导

6. 无机材料的电导 6.5 无机材料的电导

6.5无机材料的电导 6.5.1多晶多相固体材料的电导 微观结构特点：晶粒、晶界、玻璃相、气孔 >t 晶粒、晶界：除了薄膜及超细晶粒外，晶界的散射效应比晶格小得多，因而 均匀材料的晶粒大小对电导影响很小。而晶界比晶粒内部具有较高的电阻率。 >玻璃相：玻璃相（结构松弛）、微晶相（缺陷多）的电导率较高。 >气孔：气孔电导率小，但如果气孔形成通道，环境中的水份、杂质易进入， 对电导有影响。作为绝缘子使用，必须提高其致密度

6.5 无机材料的电导 微观结构特点：晶粒、晶界、玻璃相、气孔 6.5.1 多晶多相固体材料的电导 ➢ 晶粒、晶界：除了薄膜及超细晶粒外，晶界的散射效应比晶格小得多，因而 均匀材料的晶粒大小对电导影响很小。而晶界比晶粒内部具有较高的电阻率。 ➢ 玻璃相：玻璃相（结构松弛）、微晶相（缺陷多）的电导率较高。 ➢ 气孔：气孔电导率小，但如果气孔形成通道，环境中的水份、杂质易进入， 对电导有影响。作为绝缘子使用，必须提高其致密度

6.5无机材料的电导 >杂质、缺陷：杂质和缺陷是影响导电性的主要内在因素，因而多晶多相材料 中，如形成间隙或缺陷固溶体，其电导率增大。 对于多价阳离子的固溶体，当非金属原子过剩时，形成空穴半导体；当金属原 子过剩时，形成电子半导体

6.5 无机材料的电导 ➢ 杂质、缺陷：杂质和缺陷是影响导电性的主要内在因素，因而多晶多相材料 中，如形成间隙或缺陷固溶体，其电导率增大。 对于多价阳离子的固溶体，当非金属原子过剩时，形成空穴半导体；当金属原 子过剩时，形成电子半导体

6.5无机材料的电导 多晶多相陶瓷材料的电导是各种电导机制的综合作用，但总能归纳为电子电导 和离子电导。 ∑ai 表6.12一些材料的导电机构 化合物 温度/℃ t 4- NaCl 400 1.00 0.00 600 0.95 0.05 KCI 435 0.96 0.04 600 0.88 0.12 AgCl 20~350 1.00 AgBr 20-300 1.00 BF: 500 1.00 PbF2 200 1.00 CuCl 20 0.00 1.00 360 1.00 0.00

6.5 无机材料的电导 多晶多相陶瓷材料的电导是各种电导机制的综合作用，但总能归纳为电子电导 和离子电导。 𝝈 = ෍𝝈𝒊