导电材料PPT

• a)离子半径：一般负离子半径小，结合力大，因而活化能 也大；
• b)阳离子电荷，电价高，结合力大，因而活化能也大； • c)堆积程度，结合愈紧密，可供移动的离子数目就少，且
移动也要困难些，可导致较低的电导率。
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• (3)晶体缺陷
• 具有离子电导的固体物质称为固体电解质，必须具备的条件： • a)电子载流子的浓度小。 • b)离子晶格缺陷浓度大并参与电导。故离子性晶格缺陷的生
单位时间内每一间隙离子沿电场方向的剩余跃迁次数为：
- P60exp (U0U)/kT 60exp(U0U)/kT
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• 载流子沿电场方向的迁移速度V VP
•
• δ－相邻半稳定位置间的距离
• U－无外电场时的间隙离子的势垒（eＶ）
• 故载流子沿电流方向的迁移率为：
• •
E v62k0T qexpU0/kT
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• • 氧敏感陶瓷
•
• 工 艺 上 ， 在 ZrO2 加 入 10 ～ 20%mol 比 的 CaO ， 在 1600℃以上烧结， 即可获得稳定化ZrO2。若加入了 15%mol比的CaO，其分子式为：Ca0.15Zr0.85O1.85， 这是不完整化学成分的晶体(相对于ZrO2而言)，氧离子 少了0.15个。结果，在晶体中，氧离子就很容易活动，
霍尔系数RH有如下表达式：
1
RH nie
对于半导体材料：
n型：
RH
1 nie
,
ni
电子浓度
p型：
RH
1 nie
,
ni
空穴浓度
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②电解效应

讯电缆五大类。 电线与电缆：一般将芯数少、直径小、结构简单的电传输线称为电线。
其他的称为电缆。 分为通用电线电缆和专用电线电缆两大类。
1.2.2 电缆的结构、材料
电缆：一般为多芯、有护套的绝缘导线束。 多芯电缆结构：从内到外：导体-绝缘层-内护层-衬层-铠装层-外护层。
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油田子女工《电工电》培缆训结—构电工工具及材料
1.1 导体材料概述
1.导电材料：一般是指专门用于传导电流的材料。 导电材料主要用于构建电网和各类电工产品中电能传输。 2.导电材料材质：主要有金属、合金和某些非金属。 3.导电材料分类：电线电缆、电阻电热材料、触点材料、电刷制品和其 他导电材料等。
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油田子女工《电工》培训—电工工具及材料
4.导电材料的主要技术要求： 电阻率小（降低输电损耗）； 机械强度高（牢固可靠）； 导热性能好（利于散热）； 密度较小（材料重量低）； 热膨胀系数小（适应不同温度环境）； 易加工、易焊接（便于施工）； 耐腐蚀、不氧化（使用寿命长）等。
2）型号编制方法： 材质+外形（圆形省略）+硬度+镀层 材质：G-钢；L-铝；T-铜；H-合金；X-锡。 外形：B-扁形；D-带型； 硬度：Y-硬；R-软 例：TR-软圆铜线；TBY-硬铜扁线；TRX-镀锡软圆铜线等。 规格表示：圆线用截面直径（或截面积）表示；扁形以厚b*a宽表示。 例：TR型线，标称直径1.03mm；标称面积3.5mm2；TBY型线，2*4mm
1.2.4 电磁线 电磁线是专用于电-磁能互换场合的有绝缘层的导线。一般用于电机、 变压器及电工仪表中的线圈绕组。 常用电磁线的导电线芯有圆线和扁线两种, 一般采用铜线。 常用电磁线有漆包线和绕包线两类。 1. 漆包线 漆包线的绝缘层是漆膜（Q-绝缘漆；QQ-缩醛、QZ-聚酯、QA-聚氨酯、 QH-环氧）。广泛应用于中小型电机及微电机、 干式变压器和其他电 工产品中。

动画1-1本征半导体的导电特性
动画1-2空穴的运动
3 杂质半导体：
N型半导体（电子型半导体）
——在本征半导体中掺入五价杂质元素， 例如磷，可形成 N型半导体,也称电子 型半导体。
因五价杂质原子中四 个价电子与周围四个 半导体原子中的价电 子形成共价键，多余 的一个价电子因无共 价键束缚而很容易形 成自由电子。
vi
RL vo
vo
t
例3：设二极管的导通电压忽略，已知
vi=10sinwt(V)，E=5V，画vo的波形。
vi 10v
5v
R
t
D
vo
vi
E
vo
5v
t
例4：电路如下图，已知v=10sin(t)(V)，
E=5V，试画出vo的波形
vi
解：
t
vD
t
例5：VA=3V, VB=0V，求VF (二极管的导 通电压忽略)
PN结区的少子在内电场的
作用下形成的漂移电流大
于扩散电流，可忽略扩散 电流，由于漂移电流是少子
外电场
形成的电流，故反向电流
非常小，PN结呈现高阻性。
在一定的温度条件下，由本征激发决定的 少子浓度是一定的，故少子形成的漂移电流 是恒定的，基本上与所加反向电压的大小无 关，这个电流也称为反向饱和电流。
•P型半导体中空穴数>>自由电子数
•自由电子为 P型半导体的少数载流子，空穴为 P型半 导体的多数载流子
P型半导体简化图
Si
B
Si
Si
Si
Si
4 杂质对半导体导电性的影响
掺入杂质对本征半导体的导电性有很大的影响。
一些典型的数据如下:
T=300 K室温下,本征硅的电子和空穴浓度: n = p =1.4×1010/cm3

4 线芯标称面积（数字）单位平方毫米
BLV---4
2 常用电工材料
（三）选用知识 1、允许载流量应大于负载最大电流值
横截面积越大，通过的电流量越大。 2、额定电压应大于线路的峰值电压。
3、有足够的机械强度
2 常用电工材料
二、常用熔体材料（电路保险用） 1、常用熔断器与熔体

2 常用电工材料
跌 落 式 熔 断 器
2 常用电工材料
2.1 常用导电材料
导电材料是指，在电工设备中用做导体。比较典 型的制品有两种，电线和电缆以及熔体。
一、电线、电缆
2 常用电工材料
2 常用电工材料
电缆结构：
2 常用电工材料
（一）常用电线、电缆的名称、型号与用途
2 常用电工材料
（二）型号命名法 绝缘导线的型号命名由四部分组成。 1 导线类型（字母） （B—布线用导线）R—软导线 A—安装用导线 2 导体材料（字母） （L—铝芯线）无标志—铜芯线 3 所用绝缘材料（字母） （X—橡胶 V—聚氯乙烯绝缘 F—氯丁橡胶绝缘）
2 常用电工材料
二、熔体材料的选用原则
熔体是置于熔断器中，保证在电路正常工作时，
确保电路向电气设备正常供电。一旦短路、过
载时必须迅速分断电路。
照明电路 熔体额定电流=照明电器具电流之和
家用电器 熔体额定电流≥电器额定电流之和
单台电动 =1.5~2.5倍电动机额定电流
多台电动机 熔丝与电路
=最大一台1.5~2.5倍电动机额定电流 +其余电动机电流
≦导线持续运行额定电流 的80%

（2）电磁线 电磁线是用于电能与磁能相互转换的有绝缘层的导线。
种 类 型 号 实物材料示例 用 途 Q、QQ、QA、QH、 QZ 、 QXY 、 QY 、 QAN 主要用于制造中小型电 动机变压器的线圈
漆包线
绕包线
Z、ZL、ZB、ZLB、 SBEC、 SBECB、 SE、 SQ、SQZ
用于制造油浸式变压器 的线圈、大中型电动机绕 组及发电机线圈；与漆包 线相比，其绝缘层较厚， 电性能更优，故常用于大 中型耐高温的设备
二、绝缘材料（电介质）

绝缘材料的主要作用是隔离带电的导电 体或不同电位的导电体，使电流按设定 的方向流动。在有些场合绝缘材料还起 着机械支撑、导体防护、散热、灭弧等 作用。因此绝缘材料应具有较高的绝缘 电阻和耐压强度，较好的耐热性和导热 性，机械强度高而且耐潮，方便加工等 特点。
（一）常用绝缘材料的分类和耐热等级
五倍
四倍
三倍
二倍半
二倍
“10下五”是指截面在10以下，载流量都是截面数值的五倍。 “100上二”（读百上二）是指截面100以上的载流量是截面数 值的二倍。 截面为25与35是四倍和三倍的分界处。这就是口诀“25、35， 四三界”。 截面70、95则为二点五倍。 从上面的排列可以看出：除10以下及100以上之外，中间的导线 截面是每两种规格属同一种倍数。
F H
C
155 180
>180
用耐热性好的有机胶剂粘合或浸渍、涂覆过的云母、石棉、 玻璃纤维,如云母带、层压玻璃布板等 用有机硅树脂粘合或浸渍、涂覆过的云母、石棉、玻璃纤维 及其组合物,如硅有机漆、复合薄膜等
不采用任何有机粘合剂及浸渍剂的无机物,如云母、石棉、 石英、玻璃、陶瓷及聚四氟乙烯塑料等

1. 容易导电的物质称为导体，不容易导电的物质称为绝缘体，半导体 的导电性能介于导体和绝缘体之间。 2. 导体容易导电是因为导体中有大量能够自由移动的电荷。 3. 导体和绝缘体之间没有绝对的界限，一定条件下可以相互转化。 4.导体和绝缘体都是理想的电工材料。 5.电阻是表示导体对电流阻碍作用的大小，电阻是导体本身的性质。
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c
接入 待测 物体
一、探究物质的导电性能
2.学生实验：
判断 铅笔芯、锡箔纸、盐水、 塑料尺、纸片等物质的导电性。
实验表明：
1）锡箔纸、铅笔芯、 盐水等容易导电；
2）纸片、塑料尺 等不容易导电。
一、探究物质的导电性能 3.导体和绝缘体
导体：容易导电的物体。
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第十一章 简单电路 第六节 不同物质的导电性能
-.
故事与思考
大妈 大妈直接将未去皮的断线相连，开灯不亮， 接线 请师傅修好了；大妈问：你接的怎么亮呢？
导线外部是塑料或橡胶， 不导电，线内部是金属。 故事表明：
1.塑料或橡胶不导电，而金属导电。
2.判断物体能否导电的方法。
一、探究物质的导电性能 这些物品中哪些容易导电呢？
一、探究物质的导电性能 7.半导体： 导电性能介于导体和绝缘体之间物质， 称为半导体。 例如：硅、锗、砷化镓等是很好半导体材料。

v eEl / vme
j nev ne(eEl / vme ) (ne2l / vme )E
E
其中，电导率为： ne2l / vme = ne2t me
从金属的经典电子理论导出了欧姆定律的微分形 式，而且得到了电导率的表达式。
从电导率表达式知：电导率与自由电子的数量成 正比，与电子的平均自由程成正比。
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❖ 容易想象温度越高，x2越大振幅愈大，振动愈激烈，因而对 周期场扰动愈甚，电子愈容易被散射，故有：散射几率p与x2 成正比，可得出：R∝ρ∝p∝x2∝T。即电阻R与绝对温度T 成正比。这样就解决了经典电子理论长期得不到定量解释的 困难。
一、电阻和导电的基本概念 ❖ 电阻率
❖ 电导率
电阻率和电导率都与材料的尺寸无关，而只决定于它 们的性质，因此是物质的本征参数，可用来作为表征 材料导电性的尺度。
根据材料导电性能好坏，可把材料分为：
❖ 导体 : ρ＜10-5Ω•m
❖ 半导体 : 10-3Ω•m ＜ ρ＜ 109Ω•m
❖ 绝缘体 : ρ＞ 109Ω•m ❖ 不同材料的导电能力相差很大，这是由它们的结构
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。
电学性能包括：导电性能、超导电性、介电性、铁 电性、热电性、接触电性、磁电性、光电性。
本章主要讨论材料产生电学性能的机理，影响材料 电学性能的因素，测量材料各类电学性能参数的方法 以及不同电学性能材料的应用等。
3.1 金属的导电性
第三章 材料的电学性能
在许多情况下，材料的导电性能比材料的力学性能还要重要。
导电材料、电阻材料、电热材料、半导体材料、超导材料和 绝缘材料都是以材料的导电性能为基础。

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2.3 厚膜导电材料
厚膜导电材料浆料是厚膜工艺中使用的一种浆料 。现在常用的浆料是含贵金属的厚膜导电材料浆 料，这些厚膜导电材料的电导性能很好，并且铂 －金导体具有非常好的抗焊料溶解性。由于价格 问题，目前也出现贱金属厚膜导电材料，目前已 应用在混合电路中。
厚膜导电材料的作用 厚膜导电材料的特性
2.2.1电容器电极材料
(2)金属化用锌和锡 金属化电容器用的电极蒸发材料，从 试验得知，铜、银、镉、锌、铝、锡都可 以采用。但由于镉、银等价格较贵，铜易 氧化，所以在电容器制造中，作为金属化 的材料广泛采用的只有锌、锡、铝。
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2.2.2 引出线
电子元件的引出线与印制电路板联接，形成整机的功能部件。整机的可 靠性在很大程度上取决于引线的可靠性。电子元件引出线所用的导电材 料，因基材成分、镀（涂）层种类、含杂量、厚度和生产工艺不同，各 种引出线在机械性能、电性能、热性能、磁性能，耐蚀性和可焊性上各 有不同，在选用电子元件引出线时应具体考虑以下情况： ①引出线对电子元件本身的影响，如引出线的导电性、接触电阻、离子 和分子的迁移、化学变化和电化学影响。 ②引出线对电子元件密封性影响，如引出线与电子元件包封料的亲和性 ，引出线的热胀系数及其熔封性。 ③是否适应电子元件生产工艺，如引出线是否适于清洗、烘干、对焊、 熔焊、轧扁、铆接、涂漆、烘漆、电气老练、机械设备的牵引打弯，是 否适应高速连续生产，能经受气体污染否等。 ④引出线是否适应整机的工作环境，能否确保整机不因引出线而发生故 障，如能否经受高温、低温、潮热、盐雾、震动等恶劣工作条件。 ⑤引出线是否适于整机的高密度群焊技术，其电子元件能否长期储存。
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2.3.1 厚膜导电材料的作用
在厚膜混合集成电路中，厚膜导电材料的作用是 固定分立的有源器件和无源元件，作为元件之间的互 连线及作为厚膜电容的上下电极及外引线的焊区等。 现在常用的浆料是含贵金属的厚膜导电材料浆料 ，它们在空气中烧结，所用的贵金属主要为金、银－ 金以及银、铂、钯的二元或三元合金。这些厚膜导电 材料的电导性能很好，并且铂－金导体具有非常好的 抗焊料溶解性。 由于贵金属价格上涨，需要寻求价格低廉而性能 优良的新导体材料，因此出现了一些贱金属厚膜导电 材料。常见的有铜、镍－硼、铝－硼，其中，铜导体 是比较成熟的，目前已应用在混合电路中。

而实际半导体中的载流子的运动情况：
在实际晶体中存在破坏周期性势场 得作用因素：
一、载流子散射的概念: 1. 散射：载流子与其它粒子发生弹性或非弹性 碰撞，碰撞后载流子的速度的大小和方向发 生了改变。
2. 平均自由程和平均自由时间： 在连续两次散射间自由运动的路程称为自由路程 ，所用的时间称为自由时间；多次散射的平均路 程叫做平均自由程，平均时间称为平均自由时间 。 3. 散射几率P： 单位时间一个电子受到散射的次数。用来描述散 射强弱
于俘获电子，位错线周围形成了一个圆柱
形带正电空间电荷区，正电荷是电离了的
施主杂质，在圆柱形内形成电场，对载流
子有附加势场，受到散射。
４.合金散射 AlxGa1-xAs中，AlAs占据一套面心立方，
GaAs占据一套面心立方，但Al、Ga两种不同原
子在Ⅲ族位置上的排列是随机的，对周期性势 场产生一定的微扰作用，因而引起对载流子的 散射作用，称为合金散射。 合金散射是混合晶体特有的散射机制。在原 子有序排列的混合合金中，几乎不存在合金散
2
电子或空穴被晶格散射，就是电子和声子的 碰撞，且在这个相互作用的过程中遵守能量 守恒和准动量守恒定律。
分析得到：导带电子受长纵声学波的
散射几率
PS T
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离子晶体中光学波对载流子的散射概率P0与温 度的关系
P0 e 1
hv kT
1
Ｔ，光学波的散射几率增大
三.其它因素引起的散射 1.等同的能谷间的散射 硅的导带具有六个极值能量相等的旋转椭球等 能面，载流子在这些能谷中分布相同，这些能 谷称为等同的能谷。 电子可以从一个极值附近散射到另一个极值附 近，这种散射称为能谷散射。 电子在一个能 谷内部散射 与长声学波散射：弹性散射 与长光学波散射：非弹性散射