哈工大 器件原理 E-M模型
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哈工大材料物理性能金属导电阻碍晶体中电子运动的原因:电子与点阵的非弹性碰撞。
机理:1 晶格热振动(温度引起的离子运动振幅的变化)2 杂质的引入杂质存在,使金属正常结构发生变化,引起额外的散射。
3 位错及点缺陷影响因素:1.温度温度升高,离子振幅越大,电子越易受到散射,电阻率增大。
在不同温度范围内电阻率与温度变化的关系不同。
金属熔化时,电阻率突然增大。
铁磁体在居里温度处变化反常。
2.压力在流体静压下,大多数金属的电阻率下降,有时大的压力使材料由半导体和绝缘体变为导体。
原因:金属原子间距变小,内部缺陷形态、电子结构、费米能和能带结构都将发生变化,因而电阻率下降。
3.冷加工和缺陷除了K状态,大部分金属冷加工和电阻率增大。
机理:晶格畸变(空位、间隙原子以及它们的组合,位错使金属电阻增加,前二者作用远大于后者)。
冷加工后退火,电阻率减小,可以回复到加工前电阻值。
4.固溶体形成固溶体时,合金导电性能降低。
机理:1. 加入溶质原子——溶剂的晶格发生扭曲畸变——破坏了晶格势场的周期性——增加了电子散射几率。
2. 固溶体组元的化学相互作用。
合金有序化后电阻率下降。
离子导电机制:1.本征导电晶体点阵的基本离子由于热振动离开晶格,形成热缺陷。
2.杂质导电参加导电的载流子主要是杂质。
本质:离子导电是离子在电场作用下的扩散现象(空位扩散、间隙扩散、亚晶格间隙扩散)。
影响因素:1.温度升高,电导率升高。
2.晶体结构(导电激活能不同)熔点高,电导率下降晶体有较大间隙,电导率上升碱卤化物:负离子半径增大电导率升高;一价正离子比高价正离子电导率高。
3.点缺陷降低电导率4.快离子导体半导体导电杂质半导体电导率较本征半导体高。
加入P形成施主能级,加入Al形成受主能级。
极化——电介质在电场作用下产生束缚电荷的现象。
电介质——在电场作用下能建立极化的物质。
弛豫时间——电介质完成极化需要的时间。
极化机制:1.电子位移极化(可逆;与温度无关)2.离子位移极化(可逆;温度升高,极化增强)3.电子弛豫极化(不可逆;随温度升高极化强度有极大值)4.离子弛豫极化(不可逆;随温度升高有极大值)5.取向极化(能保存下来;随温度升高有极大值)6.空间电荷极化(随温度升高减弱)电导率小的介质承受的场强高,大的介质承受的场强低。