信息材料 Chapter 2-1 一～九 Electronic Information Materials

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1、Chapter2ElectronicInformationMaterials导电材料超导材料绝缘材料介电材料半导体材料PCB(相关辅材)压电、热电材料电容、电阻材料射频RFID电子信息材料及产品支撑着现代通信、计算机、信息网络技术、微机械智能系统、工业自动化和家电等现代高技术产业。电子信息材料产业的发展规模和技术水平，已经成为衡量一个国家经济发展、科技进步和国防实力的重要标志，在国民经济中具有重要战略地位，是科技创新和国际竞争最为激烈的材料领域。随着电子学向光电子学、光子学迈进，微电子材料在未来10～15年仍是最基本的信息材料，光电子

2、材料、光子材料将成为发展最快和最有前途的信息材料。电子材料是传统信息领域最为基础的一大类材料。各类材料电阻率材料类别超导体导体半导体绝缘体电阻率(•cm)0<10－210－2～109>109固体材料能带理论示意图一、传统的电子导电材料固体的导电是指固体中的电子或离子在电场作用下的远程迁移，通常以一种类型的电荷载体为主，如：电子导体，以电子载流子为主体的导电；离子导电，以离子载流子为主体的导电；混合型导体，其载流子电子和离子兼而有之。除此以外，有些电现象并不是由于载流子迁移所引起的，而是电场作用下诱发固体极化所引起的，例如介电现象和

3、介电材料等。电子导电离子导电现代导电理论：电子/空穴导电理论导电材料：普通导电材料、特殊导电材料、半导体材料、超导体材料。普通导电材料：导电纯金属、导电金属合金、复合导电金属等。导电纯金属应具有：高的导电性足够的机械强度不易氧化、不易腐蚀容易加工和焊接等特性来源丰富，价格合适。铜、铝金属材料符合上述条件，因而得到广泛的应用。按电导率大小排列：银（Ag）、铜(Cu)、金(Au)、铝(Al)、纳(Na)、钼(Mo)、钨(W)、锌(Zn)、镍(Ni)、铁(Fe)、铂(Pt)、锡(Sn)、铅（Pb）等。金、银等导电纯金属材料的性能虽然也符合导

4、电材料的要求，但其价格较高，只用于特殊场合。导电合金材料：向导电纯金属中加入其他金属元素所构成的导电材料。此类导电材料经不同方法的强化后，具有良好的导电性和高的机械强度、硬度、耐蚀、耐磨、耐热、导热等综合性能。如铜、铝的合金。铜合金：银铜、镉铜、铬铜、铍铜、锆铜等；铝合金：铝镁硅、铝镁、铝镁铁、铝锆等。复合导电金属：将两种或两种以上的金属通过一定的复合工艺制成的导电材料。如铜包铝线、铝包铜线等。有线、棒、板、片、管等各种型材。可由3种加工方法获得：塑性加工复合；热扩散复合;镀层复合。高机械强度的复合金属：铝包钢、钢铝电车线、铜包钢等;

5、高电导率复合金属：铜包铝、银复铝等；高弹性复合金属：铜复铍、弹簧铜复铜等；耐高温复合金属：铝复铁、铝黄铜复铜、镍包铜、镍包银等；耐腐蚀复合金属：不锈钢复铜、银包铜、镀锡铜、镀银铜包钢等。特殊导电材料：既有传导电流的作用，又具有其他特殊功能(熔断、加热等)的导电材料。如熔体材料、电刷、电阻、电阻合金、电热合金、电触头材料、双金属片材料、热电偶材料、弹性合金等。广泛应用在电工仪表、热工仪表、电器、电子及自动化装置的技术领域。如高电阻合金、电触头材料、电热材料、测温控温热电材料。重要的有银、镉、钨、铂、钯等元素的合金，铁铬铝合金、碳化硅、石

6、墨等材料。导电材料的电特性主要用电阻率表征。影响电阻率的因素有温度、冷变形、热处理、杂质含量等。①温度的影响常以导电材料电阻率的温度系数表示。ρ＝ρ0[1+·(t-t0)]式中ρ为温度t时的电阻率，ρ0为温度t0时的电阻率,t0通常取0℃或20℃,为电阻率的温度系数。②冷变形影响常以电阻率的应力系数来表示，在弹性压缩或拉伸时，金属电阻率一般按下式规律变化：ρ＝ρ0(1+K·σ)式中σ为应力，K为应力系数。压缩时K为负值，ρ降低；拉伸时K为正值，ρ增加，故导体经拉伸后电阻率增加。③热处理使导电金属经冷拉变形后，强度和硬度增加，导电

7、性和塑性下降。退火后晶粒发生回复、再结晶,晶粒缺陷减少，晶格畸变减少，内应力消除,电阻率降低。④合金和杂质的影响：杂质与合金元素导致金属晶格发生畸变，造成电子被散射的概率增加，因而电阻率增加。所以高电阻导电材料均由合金组成。铜作为导电材料大都是高纯电解铜，杂质会降低电导率。铜中含有氧也使产品性能大大下降。无氧铜性能稳定、抗腐蚀、延展性好、抗疲劳，适合于做海底同轴电缆的外部软线，也可用于太阳能电池。金属导电材料的非电特性在某些特定的场合将变得更加重要。高电导率的金属也是高热导率的金属，纯金属的热导率比合金的热导率高。热导率接触电位差温差

8、电动势机械强度耐高温特性耐腐蚀性耐磨性电机、电缆、电气仪表及其他电工产品温升效应严重温差电控温、测温元件和仪表架空线航天、航空等国防科技中，制造高温导线、高温电机二、离子导体固体材料的电导率表征固体材料的导电性的物理量