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材料物理性能第三章 材料的电学性能 提 纲 (1) 材料的电导性能 §3.1 电导的基本概念 §3.2 电导的物理本质 §3.3 离子电导 §3.4 电子电导 §3.5 无机材料的电导 §3.6 半导体陶瓷的物理效应 (2) 材料的介电性能 提 纲 (1) 材料的电导性能 §3.1 电导的基本概念 §3.1.1 欧姆定律 §3.1.2 体积电阻与表面电阻 §3.1.3 电导率的测量 §3.2 电导的物理本质 §3.3 离子电导 §3.4 电子电导 §3.5 无机材料的电导 §3.6 半导体陶瓷的物理效应 (2) 材料的介电性能 提 纲 (1) 材料的电导性能 §3.1 电导的基本概念 §3.2 电导的物理本质 §3.2.1 载流子 §3.2.2 载流子的迁移率 §3.2.3 电导的物理特性 §3.3 离子电导 §3.4 电子电导 §3.5 无机材料的电导 §3.6 半导体陶瓷的物理效应 (2) 材料的介电性能 提 纲 (1) 材料的电导性能 §3.1 电导的基本概念 §3.2 电导的物理本质 §3.3 离子电导 §3.3.1 载流子浓度 §3.3.2 载流子迁移率 §3.3.3 离子电导率 §3.3.4 离子电导率的影响因素 §3.3.5 固体电解质 §3.4 电子电导 §3.5 无机材料的电导 §3.6 半导体陶瓷的物理效应 (2) 材料的介电性能 固体电解质ZrO2 纯ZrO2存在的问题： 纯ZrO2发生多晶型相变，其相变过程与温度为 在单斜晶←→四方晶的相变过程中，大约有9％的体积变化，因此难以获得稳定的ZrO2烧结体。 稳定型ZrO2的合成： 如果在 ZrO2中固溶CaO、Y2O3等可以获得稳定型ZrO2。固溶过程中产生如下反应，形成V··O： 相变的体积变化被V··O所容纳，形成稳定性ZrO2。 稳定型ZrO2的电导特性： ZrO2中V··O的大量产生，使高温下O2-容易移动。当V··O浓度比较小时，离子电导率σi与[V··O]成正比，但是在V··O浓度比较大时，σi达到饱和，然后，随V··O浓度进一步增大，电导率反而下降。这是因为V··O与固溶阳离子发生缔合作用，生成(V··O·Ca’’zr)所造成的。 实验结果表明，在1000℃下，固溶13mol%CaO或8mol％ Y2O3，其电导率呈现极大值。 稳定型ZrO2的应用—氧敏感元件： PO2(C)PO2(A)，氧离子O2-从高氧分压侧PO2(C)向低氧分压侧PO2(A)移动，结果在高氧分压侧产生正电荷积累，在低氧分压侧产生负电荷积累，即 按照能斯脱理论，产生的电动势为： 讨论并回答： 电流密度J与电场强度E成正比，比例系数为 。 材料的电阻可以分为体积电阻和表面电阻，其中 与导体的材料性质有关，反映了材料的导电能力。 名词解释：载流子。 无机非金属材料中的载流子有哪些类型？根据载流子的类型，电导可以分为 和 。 电导现象的微观本质是 。 载流子迁移率的定义为 。 宏观电导率?与微观载流子的 、 以及 有关。因此，控制材料的宏观电导率就可以转化为控制材料中微观载流子的相关参数。 可以用 效应的存在与否检验材料是否存在电子电导，用 效应的存在与否检验材料中是否存在离子电导。 离子电导中的载流子为 或 。根据载流子的性质，离子电导可分为 和 。 本征离子电导的载流子浓度主要由 和 所决定。 离子电导迁移率主要取决于 和 。 本征离子电导率主要由 和 决定，而杂质离子电导率由 、 和 共同决定。 同时存在本征电导和杂质电导时，常温下可只考虑 ，而 仅在高温下较为显著。 （2）杂质离子电导 由固定较弱的离子（杂质）的定向运动造成。载流子由杂质离子提供。参加导电的载流子主要是杂质离子，因而称为杂质离子电导。 载流子的浓度决定于杂质的含量和种类。 杂质离子的存在，一方面增加了杂质电导载流子的数目，另一方面使点阵发生畸变，从而杂质离子的离解活化能变小。 在低温下，离子电导主要由杂质载流子浓度决定。 要形成宏