无机材料物理性能第6讲.pptVIP

多晶多相固体材料的电导微晶相、玻璃相电导较高——玻璃相结构松驰，微晶相缺陷较多，活化能较低。多晶多相固体材料的电导含玻璃相的陶瓷的电导很大程度上决定于玻璃相。含有大量碱性氧化物的无定形相的陶瓷材料的电导率较高。陶瓷材料的导电机构有电子电导又有离子电导。晶界对多晶材料的电导影响与离子运动的自由程和电子运动的自由程有关。对于少量气孔分散相，气孔率增加，陶瓷材料的电导率减少。无机材料的电导，在很大程度上取决于电子电导。离子迁移率离子电导的微观机制为载流子──离子的扩散。间隙离子的扩散过程就构成了宏观的离子“迁移”。离子迁移率间隙离子的势垒离子迁移率间隙离子的势垒变化离子电导率离子电导率的一般表达方式如果本征电导主要由肖特基缺陷引起，其本征电导率为：离子电导率只有一种载流电导率可表示为：写成对数形式:活化能:离子扩散机构离子电导率影响离子电导率的因素离子电导率呈指数关系，随温度升高，电导率迅速增

大。

低温下，杂质电导占

主要地位(曲线1)；高温下，固有电导起主要作用。1、温度杂质离子电导与温度的关系影响离子电导率的因素离子电导率2、晶体结构活化能大小取决于晶体间各粒子的结合力。而晶体结合力受如下因素影响：离子半径：离子半径小，结合力大离子电荷，电价高，结合力大堆积程度，结合愈紧密，可供移动的离子数目就少，且移动也要困难些，可导致较低的电导率离子电导率晶格缺陷离子性晶格缺陷的生成及其浓度大小是决定离子电导的关键所在。而影响晶格缺陷生成和浓度的主要有如下因素：热激励生成晶格缺陷(肖特基与弗仑克尔缺陷)不等价固溶掺杂离子晶体中正负离子计量比随气氛的变化发生偏离影响离子电导率的因素固体电解质简介定义具有离子电导的固体物质称为固体电解质离子晶体要具有离子电导的特性，必须：电子载流子的浓度小离子晶格缺陷浓度大，并参与电导离子电导率固体电解质电导电子电导的基本公式：电子电导的载流子是：电子和空穴01电子电导主要发生在导体和半导体中02在电子电导材料中，电子与点阵的非弹性碰撞引起电子波的散射是电子运动受阻的原因之一。03电子电导01平均自由运动的时间的长短τ是由载流子的散射强弱决定。散射越弱，自由程越长，迁移率也越大。电子和空穴的有效质量的大小是由半导体材料的性质决定的。掺杂浓度和温度对迁移率的影响,本质上是对载流子散射强弱的影响。0203电子迁移率晶格散射晶格振动引起的散射叫做晶格散射；温度越高，晶格振动越强，对载流子的晶格散射也将增强，迁移率降低。01电离杂质散射电离杂质散射的影响与掺杂浓度有关，掺杂越多，载流子和电离杂质相遇而被散射的机会也就越多。温度越高，散射作用越弱。高掺杂时，温度越高，迁移率越小。02散射的两个原因电子迁移率载流子浓度根据能带理论，只有导带中的电子或价带之间的空穴才能参与导电。金属、半导体和绝缘体的能带结构半导体和绝缘体的能带结构载流子浓度载流子浓度本征半导体中的载流子浓度本征半导体的能带结构1本征电导空带中的电子导电和价带中的空穴导电同时存在，载流子电子和空穴和浓度是相等的。2本征半导体载流子只由半导体晶格本身提供，是由热激发产生的，其浓度与温度呈指数关系。载流子浓度杂质半导体中的载流子浓度EfEcEDEv++EfEvEcEAn型半导体p型半导体n型与p型半导体能带结构杂质对半导体的导电性能影响很大1杂质半导体可分为n型(可提供电子)和p型(吸收电子，造成空穴)。2掺入施主杂质的半导体称为n半导体，掺入受主杂质的半导体称为p半导体。3杂质半导体中的载流子浓度电子电导率本征半导体和高温时的杂质半导体的电导率与温度的关系为：电阻率与温度的关系：电子电导率实际晶体的导电机构与温度关系如下：电子电导率中表示在低温区以杂质电导为主，高温区以本征电导为主；中表示在同一晶体中同时存在两种杂质时的电导特性。中表示在该温度区间具有始终如一的电子跃迁机构；玻璃与晶体不同，玻璃中碱金属离子的能阱不是单一的数值，有高有低，这些位垒的体积平均值就是载流子的活化能。玻璃体的结构比晶体疏松，碱金属离子能够穿过大于其原子大小的距离而迁移，同时克服一些位垒。在含有碱金属离子的玻璃中，基本上表现为离子电导。无机材料电导玻璃态电导玻璃态电导一价正离子在玻璃中的位垒位置纯净玻璃的电导率一般较小，但含有少量的碱金属离子可使电导大大地增加。在玻璃体中，电导率σ与碱金属含量间的关系，到一定限度时，电导率指数增长。实际中生产中发现：利用双碱效应和压碱效应，可以减少玻璃的电导率，甚至可