2011秋季功能信息材料学复习题

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1、2008秋季功能信息材料学复习题1．按照用途材料可以分为哪两类？给出这两类材料的定义和特点。举例说明这两类材料在国民经济中的地位。2．材料科学与工程学科从那几个方面来进行材料研究的？材料科学工作者基本的工作思路是什么？举例说明未来材料科学的发展趋势。3．什么是电传导？金属和离子晶体的电导机制是怎样的，二者的本质区别在哪里？4．什么是霍尔效应，那些材料可以用于霍尔传感器，其基本原理是什么？5．超导的定义是什么？物质处于超导态的主要条件是什么？指出超导体的三个重要指标及意义。超导体的主要应用有那些，主要是应用了超导体的那方面性能？什么叫高温超导体

2、，那些材料属于高温超导体？6．简述半导体pn结整流、pn结晶体管以及金属－氧化物－硅场效应晶体管的功能及工作原理。一种具有单向传导电流的电子器件。p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。当外加的反向电压高到一定程

3、度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种，截止状态：当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，放大状态：当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并处于某一恰当的值时，三极管的发射结正向偏置，集

4、电结反向偏置，这时三极管处放大状态。饱和导通状态：当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不怎么变化，用栅极电压来控制漏极电流。通常是将衬底（基板）与源极S接在一起。根据导电方式的不同，MOSFET又分增强型、耗尽型。所谓增强型是指：当VGS=0时管子是呈截止状态，加上正确的VGS后，多数载流子被吸引到栅极，从而“增强”了该区域的载流子，形成导电沟道。耗尽型则是指，当VGS=0时即形成沟道，加上正确的VGS时，能使多数载流子流出沟道，因而“耗尽”了

5、载流子，使管子转向截止。7．什么是材料的介电常数和介电损耗？介质材料的极化机制有那些？介电常数随频率增加会发生怎样的变化，为什么？具有铁电性能的介质材料为什么具有较高的介电常数？介电损耗是指电介质在交变电场中,由于消耗部分电能而使电解质本身发热的现象。极化机制：电子位移、离子位移和固有偶极矩取向极化1．铁电性和压电性的定义？铁电材料和压电材料的主要特点是什么，举例说明铁电和压电材料的主要应用及性能依据？压电性是指某些介质的单晶体，当受到定向压力或张力的作用时，能使晶体垂直于应力的两侧表面上分别带有等量的相反电荷的性质。电畴，电滞回线，压电没有

6、对称中心。铁电陶瓷的高介电常数在电子技术中被用来制成小体积大容量的电容器。铁电体和反铁电体在外电场作用下出现的双折射现象称为电光效应，可用于光调制。压电谐振器，利用它的机械谐振性能与压电效应相耦合而成为压电谐振器。2．什么是热膨胀和热传导，主要机制分别是什么？物体因温度改变而发生的膨胀现象叫“热膨胀”。压力保持不变时，由于温度的改变，造成固体、液体和气体发生长度或体积变化的现象。物体各部分无相对位移，仅依靠物质分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而使热量从高温部分向低温部分传递的现象。3．简述磁矩的起源，铁磁性、亚铁磁性、抗磁性和顺磁性定义；

7、软磁材料和硬磁材料的特点及应用。铁磁性：物质中相邻原子或离子的磁矩由于它们的相互作用而在某些区域中大致按同一方向排列，当所施加的磁场强度增大时，这些区域的合磁矩定向排列程度会随之增加到某一极限值的现象。亚铁磁性：在无外加磁场的情况下，磁畴内由于相邻原子间电子的交换作用或其他相互作用。使它们的磁矩在克服热运动的影响后，处于部分抵消的有序排列状态，以致还有一个合磁矩的现象。抗磁性：在受到外加磁场作用时，物质获得反抗外加磁场的磁化强度的现象。顺磁性：在磁场作用下，物质中相邻原子或离子的热无序磁矩在一定程度上与磁场强度方向一致的定向排列的现象。软磁材

8、料具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料。软磁材料易于磁化，也易于退磁，广泛用于电工设备和电子设备中。应用最多的软磁材料是铁硅合金(硅钢片)以及各种软磁铁氧体等。硬磁材料