无机材料物理性能第11讲课件.ppt

《无机材料物理性能第11讲课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、6.5玻璃态电导纯净玻璃的电导很小，当有碱金属离子存在时，电导会大大增加。含量不大时，玻璃电导率随含量线性增加，当到达一定限度时，电导率呈指数关系增加。玻璃中有碱金属离子时，基本表现为离子电导。双碱效应硼钾锂玻璃电导率与锂、钾含量的关系碱金属离子总浓度相同的情况下，含两种碱金属离子比含一种碱金属离子的玻璃电导要低。原因：小离子迁移留下的空位比大离子留下的空位小，因而大离子只能通过本身的空位迁移；小离子进入大离子空位中，产生应力，不稳定，会产生干扰，使电导率降低；大离子不能进入小空位，使通路堵塞，妨碍小离子的迁移，迁移率降低。压碱效应含碱玻璃中加入二价金属氧化物，特别是重金属氧化

2、物，使玻璃的电导率降低。相应的阳离子半径越大，这种效应越强。原因：二价离子与玻璃中的氧结合牢固，堵塞迁移通道，使碱金属的离子迁移困难，电导降低。6.6无机材料的电导多晶多相陶瓷材料的电导是各种电导机制的综合作用，有电子电导，也有离子电导。电子的激活能小，迁移率高，材料的电导主要受电子电导的影响；绝缘材料的生产中要严格控制烧结气氛，减少电子电导。薄膜及超细颗粒含有大量晶界，增加离子及电子的散射，电阻增加。少量气孔分散相，气孔率增加，陶瓷材料的电导率减少。一、多晶多相固体材料的电导设陶瓷由晶粒和晶界组成，且忽略界面的影响和局部电场的变化等因素，则总电导率为：n=-1时，相当于串联状

3、态；n=1时相当于并联状态；n=0时，对应于晶粒均匀分散在晶界中的情况。实际材料中，当晶粒和晶界之间的电导率、介电常数、多数载流子差异很大时，往往在晶粒和晶界之间产生相互作用，引起各种陶瓷材料特有的晶界效应。二、无机材料电导的混合法则1、玻璃态电导：在含有碱金属离子的玻璃中，基本上表现为离子电导。纯净玻璃的电导率一般较小，但少量的碱金属离子可使电导大大地增加。2、玻璃态电导的效应：i)双碱效应，ii）压碱效应3、介质材料应尽量减少玻璃相的电导。4、晶相、玻璃相和气孔相，三者间量的大小及其相互间的关系，决定了陶瓷材料电导率的大小。5、杂质与缺陷为影响导电性的主要内在因素。6、少量

4、气孔分散相，气孔率增加，陶瓷材料的电导率减少。小结6.7半导体陶瓷的物理效应一、晶界效应1、压敏效应压敏效应：对电压变化敏感的非线性电阻效应。即在某一临界电压以下，电阻值非常高，几乎无电流通过，当超过临界电压（敏感电压），电阻迅速降低，让电流通过。ZnO压敏电阻器的电压-电流特性曲线I－电阻器流过的电流V－施加电压C－相当于电阻，其值难测定，常用一定电流下(通常为1mA)所施加的电压Vc来代替C值，即：C=Vc/Ia－非线性指数，其值越大，压敏特性越好。压敏效应的机理：1）不等价置换使压敏陶瓷晶界具有表面能级；表面能级可以捕获载流子，产生电子耗损层，形成双肖特基势垒。2）电压较

5、低时，热激励电子必须越过肖特基势垒而流过；电压增加到一定值以上，晶界面上所捕获的电子由于隧道效应越过势垒，使电流急剧增大。ZnO压敏电阻双肖特基势垒模型2、PTC效应（正温度系数效应）PTC效应：电阻率随温度上升发生突变，增大了3—4个数量级。是价控型钛酸钡半导体特有，电阻率突变温度在相变（四方相与立方相转变）温度或居里点。PTC电阻率温度特性PTC现象的机理（Heywang晶界模型)：1）n型半导体陶瓷晶界具有表面能级；2）表面能级可以捕获载流子，产生电子耗损层，形成肖特基势垒。3）肖特基势垒高度与介电常数有关，介电常数越大，势垒越低；4）温度超过居里点，材料的介电常数急剧减

6、小，势垒增高，电阻率急剧增加。表面效应：半导体表面吸附气体时电导率发生变化。吸附气体的种类：H2、O2、CO、CH4、H2O等。二、表面效应三、西贝克效应（温差电动势效应）半导体陶瓷的西贝克效应概念：半导体两端有温差时，由于多数载流子要扩散到冷端，结果在半导体两端就产生了温差电动势，这种现象称为西贝克效应。温差电动势系数：温差电动势系数的意义：温差电动势系数的符号同载流子带电符号一致，可据此判断半导体的类型。四、p-n结当n型和p型半导体接触时，或半导体内一部分为n型，另一部分为p型时，由于两者费米能级不同，在接触面两侧形成正负电荷积累，产生一定的接触电势差。未加电场下p区极少

7、量的电子由于势垒降低产生的电流（饱和电流I0）与n区电子的扩散电流Id相抵消。1、p-n结势垒的形成正偏压：势垒降低，扩散电流增加，产生净电流。负偏压：只能流过很小电流。负偏压继续增加，出现隧道效应，绝缘破坏，此时电压称为反向击穿电压。eVde(Vd-V)2、偏压下p-n结势垒和整流作用npnp+_En区空穴P区电子3、光生伏特效应光生伏特效应示意图光生伏特效应机理：1）用能量等于或大于禁带宽度的光子照射p-n结；2）p、n区都产生电子—空穴对，产生非平衡载流子(电子吸收光子能量后由价带跃迁