- 1、本文档共17页,可阅读全部内容。
- 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
- 5、该文档为VIP文档,如果想要下载,成为VIP会员后,下载免费。
- 6、成为VIP后,下载本文档将扣除1次下载权益。下载后,不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们。
- 7、成为VIP后,您将拥有八大权益,权益包括:VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。
- 8、VIP文档为合作方或网友上传,每下载1次, 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等,对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档
查看更多
第5章 导电物理 经典自由电子论 经典自由电子论 金属是由原子点阵组成的,价电子是完全自由的,可以在整个金属中自由运动 自由电子的运动遵守经典力学的运动规律,遵守气体分子运动论。这些电子在一般情况下可沿所有方向运动 等 成功: 量子自由电子论 金属离子所形成的势场各处都是均匀的,价电子是共有化的,它们不束缚于某个原子上,可以在整个金属内自由地运动,电子之间没有相互作用。电子运动服从量子力学原理 。 * 本章将介绍金属材料和半导体材料的导电机制,着重从能带结构的角度分析材料的导电行为。本章还介绍了利用材料的导电物理特性制得的一些功能材料,例如p-n结、晶体管等。 本章提要 5.1概述 在许多情况下,材料的导电性能比力学性能还重要。 导电材料、电阻材料、电热材料、半导体材料、超导材料和绝缘材料等都是以材料的导电性能为基础的。 5.1概述 举例: 长距离传输电力的金属导线应该具有很高的导电性,以减少由于电线发热造成的电力损失。 陶瓷和高分子的绝缘材料必须具有不导电性,以防止产生短路或电弧。 作为太阳能电池的半导体对其导电性能的要求更高,以追求尽可能高的太阳能利用效率。 能够携带电荷的粒子称为载流子。 在金属、半导体和绝缘体中携带电荷的载流子是电子 在离子化合物中,携带电荷的载流子则是离子。 5.1概述 控制材料的导电性能实际上就是控制材料中的载流子的数量和这些载流子的移动速率。 对于金属材料来说,载流子的移动速率特别重要。 对于半导体材料来说,载流子的数量更为重要。 载流子的移动速率取决于原子之间的结合键、晶体点阵的完整性、微结构以及离子化合物中的扩散速率。 5.1概述 部分材料的电导率 2.25×105 1s22s22p63s2 碱土金属 Mg 10-14 陶瓷材料Al2O3 10-15 高分子材料聚乙烯 5×10-6 ............3s23p2 Ⅳ族元素材料Si 1.00×105 ......3d64s2 过渡族金属Fe 3.77×105 1s22s22p63s23p1 ⅢA族金属Al 2.13×105 1s22s22p63s1 碱金属Na 电导率(Ω-1·cm-1) 电子结构 材料 5.1概述 量子自由电子论 能带理论 分析理论 5.1概述 这些电子在一般情况下可沿所有方向运动。在电场作用下自由电子将沿电场的反方向运动,从而在金属中产生电流。电子与原子的碰撞妨碍电子的继续加速,形成电阻。 5.1概述 困难: 可以推导出欧姆定律、焦尔-楞次定律等 一价金属和二价金属的导电问题 电子比热 问题根源在于它是立足于牛顿力学 5.1概述 一价金属和二价金属的导电问题 按照自由电子的概念,二价金属的价电子比一价金属多,似乎二价金属的导电性比一价金属好很多。但是实际情况并不是这样。 2.25×105 1s22s22p63s2 碱土金属 Mg 2.13×105 1s22s22p63s1 碱金属Na 电导率(Ω-1·cm-1) 电子结构 材料 5.1概述 电子比热问题 按照经典自由电子论,金属中价电子如同气体分子一样,在温度T下每1个电子的平均能量为3kBT/2(kB为玻耳兹曼常数)。对于一价金属来说,每1mol电子气的能量Ee=NA3kBT/2=3RT/2,式中NA为阿佛加德罗常数,NA=6.022×1023mol-1,R为气体常数。1mol电子气的热容 Cev=dEe/dT=3R/2≈3cal/mol。这一结果比试验测得的热容约大100倍。 5.1概述 经典自由电子论的问题根源在于它是立足于牛顿力学的,而对微观粒子的运动问题,需要利用量子力学的概念来解决。 5.1概述 5.1概述 由于在量子自由电子中,电子的能级是分立的不连续的,只有那些处于较高能级的电子才能够跳到没有别的电子占据的更高能级上去,那些处于低能级的电子不能跳到较高能级去,因为那些较高能级已经有别的电子占据着。这样,热激发的电子的数量远远少于总的价电子数,所以用量子自由电子论推导出的比热可以解释实验结果。 而经典自由电子论认为所有电子都有可能被热激发,因而计算出的热容量远远大于实验值。 5.1概述 量子自由电子论的问题在于认为势场是均匀的,因此还是不能很好地解释诸如铁磁性、相结构以及结合力等一些问题。 5.1概述 * * * 对于金属材料来说,载流子的移动速率特别重要。而对于半导体材料来说,载流子的数量更为重要。载流子的移动速率取决于原子之间的结合键、晶体点阵的完整性、微结构以及离子化合物中的扩散速率。 在电场作用下自由电子将沿电场的反方向运动,从而在金属中产生电流。电子与原子的碰撞妨碍电子的继续加速,形成电阻。价电子是共有化的,不属于某一个原子,可以在整个金属中运动,忽略了电子之间的排斥作用和正离子
您可能关注的文档
- 《数字逻辑基础》-第04章(2).ppt
- IVR语音平台开发实例讲解.ppt
- -OEE--整体设备效率培训教材.ppt
- 盈余及其分配.ppt
- 场函数的高阶微分运算.ppt
- 多元极限与连续.ppt
- 变上限定积分.ppt
- 隐函数的求导法.ppt
- 股票市场的供求关系.ppt
- 国际结算中的票据(2).ppt
- 人教版九年级上册数学精品教学课件 第二十四章 圆 24.2.1 点和圆的位置关系.ppt
- 人教版九年级上册数学精品教学课件 第二十一章 一元二次方程 21.2.1 第2课时 配方法 (2).ppt
- 人教版九年级上册数学精品教学课件 第二十一章 一元二次方程 专项突破2 根的判别式的应用.ppt
- 人教版九年级上册数学精品教学课件 第二十三章 旋转 23.1 图形的旋转-第2课时 旋转作图.ppt
- 人教版九年级上册数学精品教学课件 第二十三章 旋转 培优拔高练 与旋转有关的探究问题.ppt
- 人教版九年级上册数学精品教学课件 第二十四章 圆 24.1.3 弧、弦、圆心角.ppt
- 人教版九年级上册数学精品教学课件 第二十三章 旋转 专项突破1 旋转在解几何题中的常见题型.ppt
- 人教版九年级上册数学精品教学课件 第二十一章 一元二次方程 培优拔高练 用数学思想解方程.ppt
- 人教版九年级上册数学精品教学课件 第二十四章 圆 24.1 圆的有关性质-24.1.1 圆.ppt
- 人教版九年级上册数学精品教学课件 第二十四章 圆 专项突破15 不规则图形面积的计算方法.ppt
最近下载
- (必威体育精装版整理)八年级物理上册第二章测试题及答案.pdf VIP
- 年会晚会互动趣味小游戏集锦1.pptx VIP
- 信号与系统(第5版)全套PPT课件.pptx VIP
- 《渤海商品交易所》课件.ppt VIP
- 光伏工程螺旋桩施工方案(3篇).docx
- 2025年度带头增强党性、严守纪律、砥砺作风方面等四个方面自我查摆发言提纲.docx VIP
- 2025广东华南农业大学招聘事业编制工作人员20人笔试备考试题及答案解析.docx VIP
- 四川省天府青城计划申报书天府卓越工程师.PDF VIP
- 数学奥林匹克小丛书-小蓝本word-因式分解技巧.docx VIP
- 05J909 工程做法图集.docx VIP
文档评论(0)