课件：第八章材料的电学性能.ppt

本征激发过程 本征半导体的电学特性： 成对产生自由电子和空穴 禁带宽度越大，载流子浓度越小 温度升高，载流子浓度减小 载流子浓度与原子密度相比极小，所以本证半导体导电能力弱。 杂质半导体分为n型半导体和p型半导体.n型半导体，载流子主要为导带中的电子。p型半导体,载流子为空穴。 特性（了解） 2）杂质半导体 * 1.2电阻的测量 测量电阻可根据被测电阻值的大小和精确度的要求，采用不同测量仪器和方法： 测量大电阻(电阻值＞105Ω)和中阻值(电阻值为l-105Ω)，准确度要求不高时，常用兆欧表、万能表等仪器测量。 测量准确度要求较高的小电阻(电阻值＜1Ω)或用电阻法研究和分析金属与合金的组织结构变化肘，就必须采用精密的电桥法或电位差计法进行测量。 * 5 电阻法在合金研究中的应用 电阻率ρ是组织敏感参量，因此在金属与合金研究中，常用电阻率变化来研究金属与合金的组织结构变化。 ●测量固溶体溶解度曲线 ●研究合金的时效 ●研究淬火钢的回火 ●研究过冷奥氏体分解 ●研究合金的有序-无序转变(或超点阵) ●研究非晶态合金的晶化 * 5 测量固溶体溶解度曲线 固溶体的σ-Mg2Sn 曲线 不同淬火温度下固溶体和的Mg2Sn混合物的σ-Mg2Sn 曲线 对于每种固定成分的合金，淬火温度越高，电导率越低。这是由于加热时化合物Mg2Sn在Cu中溶解度升高的结果。 * 5 研究合金的时效 由固溶体的电阻变化特性可知，随温度升高，固溶体中第二相的溶解度增加。如果进行高温淬火，便形成过饱和固溶体，电阻率增加。当对过饱和固溶体进行时效处理时，就伴随有脱溶过程，从过饱和固溶体中析出新相，电阻率发生变化。这样，可根据电阻率变化来研究合金的时效过程。 * 5 4.5％Cu的铝合金时效时电阻的变化 在20℃时效时，随时效时间的延长，电阻率增加；而在225℃高温时效时电阻率则减小。 低温时效电阻率的增加是由于时效初期溶质原子cu在A1晶体中发生聚集，形成不均匀因溶体，即形成GP区的结果。 高温时效电阻率减小，则是由于时效时从固溶体中析出CuAl2相的结果。 随时效温度升高和时间延长，新相析出量增加，合金电阻率大幅度减小。 * 5 研究过冷奥氏体分解 175-375℃下的电阻等温曲线 将含碳量为0.89%的碳钢加热到900℃，经适当保温后，放入油或盐浴中淬火，然后在恒温条件下测量电阻率的变化，从而研究过冷奥氏体的等温分解。 在恒定温度下，随着时间的延长，奥氏体的电阻变化增大，说明奥氏体分解成珠光体和二次渗碳体量增多。随温度升高，分解加 速，因而电阻的变化速率加快。 * 5 研究合金的有序-无序转变(或超点阵) Cu3Au合金电阻率ρ与温度T的关系曲线 合金在加热过程中发生有序—无序转变时，电阻率会发生明显变化。如果将高温下有序的Cu3Au合金加热，当温度高于转变点(390℃)温度时，Cu3Au合金就要从有序状态转变成无序状态，从而引起电阻率增大。 * 5 非晶态合金是原于无序排列的亚稳态合金．加热时会发生结构变化。当加热温度高于非晶态合金的晶化温度时，非晶态合金发生晶化．原子由无序的非晶状态转变成原子有序的晶化状态，在转变中电阻率发生变化。 * 5 研究非晶态合金的晶化 2605和2605A非晶态合金的电阻率与温度关系 620K开始晶化，电阻率ρ开始减小；670K晶化结束，电阻率不再减小。 670K开始晶化，电阻率ρ开始减小；738K晶化结束，电阻率不再减小。 * THANK YOU SUCCESS * * 可编辑 * * * * * * * * * * * * * * * * * 中南大学材料科学与工程学院 中南大学材料科学与工程学院 中南大学材料科学与工程学院 中南大学材料科学与工程学院 中南大学材料科学与工程学院 中南大学材料科学与工程学院 材料的电学性能 主要讲解内容 1.1 电导的物理现象 1.2 离子电导 1.3 电子电导 1.4 金属与合金宏观电学性能参量的测量方法及其在金属与合金研究中的应用。 8.1 导电性能 当材料两端施加电压V时，材料中有电流I通过，这种性能称为导电性。 如果测出材料两端的电压差为U，又测得材料中通过的电流为I，则材料的电阻大小 欧姆定律 8.1.1 概述 ——1、导电性表征 对不同的材料R不仅取决于材料本身的性质，还与材料的尺寸有关。 ρ称为电阻率或比电阻，单位为Ω.m ρ只与材料特性有关，而与导体的几何尺寸无关 电阻率ρ可以用来评价材料导电性的好坏！ 在这样一个形状规则的均匀材料，电流是均匀的，电流密度J在各处是一样的，总电流强度 * 同样 电场强度也是均匀的 S L R r = 电阻率倒数为电导率，即