电子材料复习要点

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1、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。马西森定律：金属的总电阻包括金属的基本电阻和溶质浓度引起的电阻（与温度无关）。电阻率与压力的关系：在流体静压压缩时，大多数金属的电阻率下降，这是因为在巨大的流体静压条件下，金属的原子间距缩小，内部缺陷形态、电子结构、费米能和能带结构都发生变化。其中随压力增大电阻率下降的成为正常金属，反之为反常金属。冷加工引起金属电阻率增加。冷加工引起金属晶格畸变也像原子热振动一样，增加电子散射几率，同时也会引起金属晶体原子间键合的改变，导致原子间距的改变。空位、间隙原子以及它们的组合、位错等

2、晶体缺陷使金属电阻率增加。一般在立方系晶体中金属的电阻表现为各向同性。但在对称性较差的六方晶系、四方晶系、斜方晶系和菱面体中，导电性表现为各向异性。常用导电材料：铜合金和铝合金电容器电极材料要求：1.导电性能优良，体积电阻率小；2.化学稳定，抗腐蚀，不易氧化，对介质材料的老化、催化作用小；3.机械性能良好，与电容器工艺匹配；4.密度小，热导率大；5.易焊接，熔沸点适当；6.材料来源广，价格便宜。电刷与弹性材料要求：良好的物理性能、化学稳定性和优良的机械性能；良好的匹配、接触电阻小而稳定、磨损小。厚膜导电材料：良好的导电性能；良好的焊

3、接工艺性能；与基片结合牢固。电子导电聚合物：温度升高有利于聚合物中形成大的共轭π键体系，所以温度升高电导率增大。超导体：临界温度、临界磁场迈斯纳效应：材料进入超导态后能把体内磁感线完全排除，即体内磁通量为零，成为超导体的完全抗磁性，也常称为迈斯纳效应。同位素效应：超导体的转变温度与超导体的同位素质量有关，可表示为TcMiα=常数。说明了超导电性的产生和电子与晶格振动的作用即电子-声子相互作用有关，因为同位素的差异改变了构成晶格的离子质量，因而影响了声子的性质。BCS理论：巴丁、库柏、施里弗。组成库柏电子对的条件：距费米能级EF为能量

4、范围内的电子；满足p1+p2=0，即准动量大小相等、方向相反的电子；一个自旋向上，一个自旋向下。超导材料的应用：强电强磁应用：超导电缆，超导磁体；弱电弱磁：基于约瑟夫森效应，超导量子干涉器件；利用约瑟夫森结的交流伏安特性进行微波检测；超导计算机。电子共有化运动：原子相互靠近，不同原子内外壳层电子出现交叠，电子可由一个原子转移到相邻的原子，电子可以在整个晶体中运动，称为电子共有化运动。晶体中电子作共有化运动后，原来孤立的原子能级都分裂成一组组彼此相距很近的能级，每组构成一个能带。能带能级对应于晶体中电子作共有化运动的能量称为允带，允带

5、之间的能量范围对共有化运动状态是禁止，称为禁带。有效质量概括半导体内部势场对电子的作用，使得在解决半导体中电子在外力作用下的运动规律时，可以不涉及到半导体内部势场的作用。空穴的特点：（1）带有与电子电荷量相等符号相反的+q电荷。（2）空穴的浓度等同于价带顶附近空态的浓度。（3）空穴的共有化运动速度就是价带顶附近空态中电子的共有化运动速度。（4）空穴的有效质量mp*，与价带顶附近空态的电子有效质量mn*大小相等，符号相反，即mp*=-mn*。温度越高，载流子的浓度越高。因此本征半导体的导电能力越强，温度是影响半导体性能的一个重要的外部

6、因素，这是半导体的一大特点------半导体的热敏性。杂质半导体：利用将杂质元素掺入纯元素中，把电子从杂质能级（带）激发到导带上或者把电子从价带激发到杂质能级上，从而在价带中产生空穴的激发叫非本征激发或杂质激发。这种半导体叫杂质半导体。热平衡状态：在给定温度下，两个相反过程之间建立起动态平衡，称之为热平衡状态。此时载流子的产生速率等于它们的复合速率，价带顶空穴浓度和导带底电子浓度保持不变。热平衡状态下半导体内导电电子浓度n0和价带空穴浓度p0的普遍表达式：半导体中载流子浓度的热平衡状态被打破之后，主要通过以下三种途径来恢复：（1）导

7、带电子与价带空穴的直接复合或产生；（2）通过复合中心的间接复合或产生，即导带电子与价带空穴同时进入禁带之中的同一能级，该能级通常位于禁带中部，起因于某些杂质或缺陷；（3）通过表面复合中心的复合或产生。在这些复合过程中，载流子的能量主要通过以下形式来释放：（1）发射光子，辐射复合；（2）发射声子，把能量传递给晶格振动，称为多声子复合；（3）激发另外的电子或空穴，即所谓俄歇(Auger)复合。根据量子统计理论，服从泡利不相容原子的电子遵循费米统计律，对于能量为E的一个量子态被一个电子占据的概率f(E)为：费米能级的位置比较直观的标志了电

8、子占据量子态的情况，EF高，则说明有较多的能量较高的量子态上有电子；T升高，电子占据能量小于费米能级的量子态的概率下降，而占据能量大于费米能级的量子态的概率增大。导带的电子浓度n0仅与导带底能级Ec和费米能级有关，与导带其他能级无关。