FH材料的电学性能.ppt

材料科学教研室 材料性能学 付 华 石家庄铁道大学 第二部分 材料的物理性能 第14章 材料的电学性能 14.1 导电性能 14.2 热电性能 14.3 半导体导电性的敏感效应 14.4 介质极化与介电性能 14.5 绝缘材料的抗电强度 14.2 热电性能 掌握三种热电效应； 了解热电势的影响因素及其测试。 第一热电效应:塞贝克Seebeck效应 1821年，德国人 Seebeck 不同金属A、B组成回路闭合，接点处温度不同T1T2，回路中产生热电势→热电流。 Seebeck效应 之应用 第二热效应:帕尔贴Peltier效应 1834年法国物理学家 Peltier： 第二热效应:帕尔贴Peltier效应 帕尔贴Peltier效应：Seebeck效应的逆效应。 Peltier效应: 帕尔帖热和焦耳热叠加在一起的。 焦耳热与电流方向无关，帕尔帖热与电流方向有关。 用正反通电法测出Peltier热。 第三热效应：汤姆逊Thompsom效应 同种金属中电流流过一定温度梯度的导体时，产生额外(除焦耳热外)的吸（放）热。 三个热电效应可以在两种金属组成的 回路中同时出现。 自然界热电效应明显的物质 ：明矾石。 制造明矾及硫酸钾的来源； 提炼铝及造纸/食品加工/净水剂/染料等； 空气负离子技术： 用具有明显的热电效应的稀有矿物石为原料，加入到墙体材料中，在与空气接触中，发生极化，向外放电，净化室内空气。 生物的热电效应： 鲨鱼：鼻子里一种胶体 ，把海水温度的变化转换成电信号，传送给神经细胞，使鲨鱼能够感知到0.001℃细微变化，从而准确地找到食物。 热电效应的工业应用： Peltier散热器（半导体/陶瓷制冷器）。 饮水机制冷 ：半导体致冷器——PTC 14.2.2 影响热电势的因素 （一）、金属本性 (+) Si 、Sb 、Fe 、Me、Cd、W、Au、Ag、Zn、Rh、Il、Cs、Ta、Sn、Pb、Mg、Al, 石墨, Hg、Pt、Na、Pd、K、Ni、Co、Bi（-） 影响热电势的因素： （二）合金化： 连续固溶体：呈悬链式变化 （过渡族不符合） 形成化合物：热电势突变. 半导体→E↑↑（共价结合加强） 多相混合物：位于两相热电势之间； 同素异构转变：热电势变化明显。 （三）温度： 热电势 E与接点处的温差成正比； E=at+bt2+ct3 (t 为热端温度、冷端0℃) 热电势的应用： 14.3 半导体电性的敏感效应 14.4 介质极化与介电性能 14.4.1 极化的概念 14.4.2 极化的基本形式 14 .4.3 介电常数： 介电常数ε：电介质存在时的电容与 无介质（真空）时电容的增长倍数。 14.4.4 影响介电常数的因素 极化类型 介质材料以哪种形式极化，与它们的结构紧密程度相关 环境 温度 频率 电场强度 介质损耗 在E作用下，电介质中的电能→热能，单位时间发热消耗的能量→损耗功率（介质损耗） 介质损耗是应用于交流电场中电介质的重要品质指标之一。 电导损耗： 极化损耗： 电离损耗 结构损耗 宏观结构不均匀的介质损耗 介质损耗 14.4.5 压电性能 压电效应：没有电场作用，由机械应力使电介质晶体产生极化，并形成晶体表面电荷的现象。 压电性能： 压电材料的应用： 煤气炉、汽车发动机等点火所用的压电点火器 电子手表所用的压电谐振器。 声控门、报警器和儿童玩具所用的压电蜂鸣器 信号处理器、存贮显示器、信号发生器及各类计量测试元件等。 压电传感器，如压电力敏、声敏、热敏、光敏、湿敏和气敏等传感器。 14.4.6 铁电性能 热释电效应： 晶体因温度均匀变化而发生极化强度改变的现象。 一定是具有自发极化(固有极化)的晶体； 具有对称中心的晶体不可能有热释电效应； 与压电体的要求一致，但具有压电性的晶体不一定就具有热释电性。 铁电性能 在热释电晶体中，某些晶体的自发极化有两个或多个可能的取向，并随电场改变，这种特性称为铁电性，具有这种性质的晶体称为铁电体。 铁晶体管：优异性能。许多电光晶体、压电材料就是铁晶体管。 铁电体的共同特性为: ①具有电滞回线； ②具有结构相变温度，即居里点； ③具有临界特性； 铁电、热释电和压电晶体间的关系 14.5 绝缘材料的抗电强度 一、 介电强度（抗电强度） ： 电介质承受的最大电场强度。 E穿=V穿/d d→击穿处试样厚度； 三、影响抗电强度的因素 祝大家考试顺利！。。。。。。 * 三种热电效应：热电理论的基础 。 Thermoelectric Effect　　当受热物体中的电子(空穴)，因随着温度梯度由高温区往低温区移动时，产生电流或