材料电性能分析.ppt

第二章材料的电学性能 2.1电导的基本概念 2.2电子类载流子导电 2.3离子类载流子导电 2.4半导体 2.5超导体 21电导的基本概念 V=LE 1电导率和电阻率 I-s, ⌒电场 欧姆定律: 电流密度I L 々D R:电阻 欧姆定律示意图 R 电阻率,单位长度,单位面积 S 上导电体的电阻值 YLE 电场E 电流密度I flo 电阻率p与材料的几何尺寸无关,是材料的本质参数 1=Sjj:电流密度 V=LEE:电场强度 R LE E SR J E =E :电导率 电阻率p、电导率o是评价材料导电性的基本参数 半导体 绝缘体 导体 1071061051041031021011010102103104105105 电导率σS/m 超导体 →∞ 2.载流子 载流子:电场作用下,电荷的定向长距离移动形成电流, 带有电荷的自由粒子称为载流子。 金属材料的载流子:自由电子 自由电子一带负电 半导体中有两种导电的载流子: 空穴一带正电 无机材料中的载流子:离子(正、负离子)、电子、空穴 3.电导率的一般表达式 导电现象的微观本质:载流子在电场作用下的定向迁移 A和B面⊥E方向 A和B面间距为L 1 单位体积内载流子数为n 每一载流子的电荷量为q E E 假定在电场E作用下,A平面的载流子经t时间全部到达B面, 时间内通过A平面所有载流子的电量为Q Q=nsla I nLG ngi =ngv s St S V平均速度: 载流子单位时间内经过的距离 j=OE q EE 电导率公式:O=n1 载流子的迁移率:E 物理意义:载流子在单位电场中的迁移速度 电导率的一般表达式为 ∑σ=∑n9H1 上式反映电导率的微观本质,即宏观电导率与微观 载流子的浓度,每一种载流子的电荷量以及每一种 载流子的迁移率的关系