电子材料1第一讲概论、导电材料详解.ppt

电子材料 课程学科分类：材料学 授课人：谭婷婷 2010年 9 月 Tel:E-mail: tan-tt@ 课程概论 课程名：电子材料 学分：3 时间：秋季学期4-13周 先修课程： 材料科学基础 半导体物理 教材和参考资料 电子材料导论 李言荣 清华大学出版社 半导体物理与器件 Donald A. Neamen著 赵毅强译 电子工业出版社 固体物理 黄昆 高等教育出版社 材料物理性能 吴其胜 华东理工大学出版社 半导体器件学 刘恩科 电子工业出版社 课程内容 成绩考核 课程考核 平时表现：20％ 期末考试：80％ 第一章 电子材料概论 §1.1 电子材料在国民经济中的地位 §1.2 电子材料的分类 §1.3 电子材料对环境的要求 §1.4 电子材料的应用与发展 §1.1 电子材料在国民经济中的地位 电子材料是指与电子工业有关的、在电子学和微电子学中使用的材料，是电子工业和电子科学技术发展的物质基础。 材料同信息工程、能源工程及生物工程并列为当今世界上新技术革命的四大支柱，是人类生产活动和生活必需的物质基础。 §1.2 电子材料的分类 §1.3 电子材料对环境的要求 温度 压力 湿度 环境中的化学颗粒及尘埃 霉菌和昆虫 辐射 机械因素 §1.4 电子材料的应用与发展 结构与功能相结合 智能材料 减少污染 节省能源 长寿命与可控寿命 第二章 导电材料 §2.1 导电材料的基础知识 §2.2 高导材料 §2.3 高电阻材料 §2.4 其他导电材料 §2.1 导电材料的基础知识 1、导电材料的定义 导电材料是指电流容易通过的材料，常用作电极、电刷、电线等。 作为导电材料，希望其电阻率尽可能小（≤10-6Ω·m）。 2、导电材料的性质 3、金属的导电理论 （1）经典电子理论 在经典电子理论中，把金属设想成是由原子或离子组成的一种有规则的三维排列，自由电子可以在金属中来回运动。 （2）量子力学的金属电子理论 量子力学认为，电子的能量是不连续的，它服从泡利不相容原理，其运动速度是按费米-狄拉克统计规律分布的。若用费米速度VF 代替经典理论中的平均速度，则式（2-7）可写为： 理想金属晶体中，原子的排列是完全等距的，电子在其中运动的问题可以用量子力学的薛定谔方程加以解决，这个方程的解说明，由原子形成的势场完全是周期的，则电子有一个无限长的平均自由程，其电阻率为零。 在实际晶体中，固体中存在缺陷，这些缺陷破坏了晶体点阵所形成的周期性势场，充当了电子散射中心，并决定电子的平均自由程和电导率。 固体缺陷主要有：化学杂质、空穴、填隙原子、位错、晶界和裂纹等物理缺陷。 4、影响导体电阻率的主要因素 温度 缺陷 杂质（溶质原子） 压力 冷加工 …… 5、金属的热电效应 （1）两种材料的接触电势（珀尔电势） 不同的金属，其自由电子密度是不相同的。当两种金属接触在一起时，在结点处就要发生电子扩散，电子浓度大的金属中的自由电子就会向电子浓度小的金属中扩散。这时，电子浓度大的金属因失去电子而具有正电位，反之，电子浓度小的金属由于接收扩散来的多余电子而带负电。这种扩散一直持续到动态平衡为止，从而得到一个稳定的接触电势。 接触电势的大小除与两种材料的性质有关，还与接触点的温度有关。温度越高，电子的扩散运动越激烈，达到动态平衡时的接触电势也就越高。 （2）单一导体的温差电势（汤姆逊电势） 同一导体，若两端温度不同，TT0，则在两端会产生温差电势UA(T, T0)。 导体内自由电子在高温端具有较大的动能，因而向低温端扩散。高温段失去电子，带正电，而低温端则得到电子而带负电。 （3）热电偶 通常把前面图中所示的由两种不同导体所构成的回路称为热电偶， A、B两导体则称为热电极。 根据热电效应，可选用热电偶电势大的两种金属组成热电偶，用来测量温度和作温度控制用，具有测量温度范围宽、灵敏度和准确度高等优点。 §2.2 高导材料 具有高电导率的导电金属。 1、铜及铜合金 纯铜又称紫铜，外观呈淡紫红色，是导电材料中最主要的金属，具有良好的导电性、耐腐蚀性，塑性加工性能好，便于进行各种冷热加工。 铜中所含杂质对电导率的影响甚大，即使微量也会导致电导率的显著下降。 最大缺点是硬度低、耐磨性差。 2、铝及铝合金 铝的资源丰富，价格比铜低，因此除对导体尺寸及机械性能等有特殊要求的场合，应优先采用铝作导体材料。 主要缺点，不易焊接。 铝合金：铝硅合金、铝镁合金、铝镁硅合