無機材料物理性能期末復(fù)習(xí)題匯總(共15頁)

1、期末復(fù)習(xí)題參考答案一、填空1.一長30cm的圓桿，直徑4mm，承受5000N的軸向拉力。如直徑拉成3.8 mm，且體積保持不變，在此拉力下名義應(yīng)力值為 ，名義應(yīng)變值為 。 2.克勞修斯莫索蒂方程建立了宏觀量 介電常數(shù) 與微觀量 極化率 之間的關(guān)系。3固體材料的熱膨脹本質(zhì)是 點陣結(jié)構(gòu)中質(zhì)點間平均距離隨溫度升高而增大 。4格波間相互作用力愈強，也就是聲子間碰撞幾率愈大，相應(yīng)的平均自由程愈 小 ，熱導(dǎo)率也就愈 低 。5電介質(zhì)材料中的壓電性、鐵電性與熱釋電性是由于相應(yīng)壓電體、鐵電體和熱釋電體都是 不具有對稱中心 的晶體。6復(fù)介電常數(shù)由實部和虛部這兩部分組成，實部與通常應(yīng)用的 介電常數(shù) 一致，虛部表示了

2、電介質(zhì)中 能量損耗 的大小。7無機非金屬材料中的載流子主要是 電子 和 離子 。8廣義虎克定律適用于 各向異性的非均勻 材料。9設(shè)某一玻璃的光反射損失為m，如果連續(xù)透過x塊平板玻璃，則透過部分應(yīng)為 I0（1-m）2x 。10對于中心穿透裂紋的大而薄的板，其幾何形狀因子Y= 。11設(shè)電介質(zhì)中帶電質(zhì)點的電荷量q，在電場作用下極化后，正電荷與負電荷的位移矢量為l， 則此偶極矩為 ql 。12裂紋擴展的動力是物體內(nèi)儲存的 彈性應(yīng)變能 的降低大于等于由于開裂形成兩個新表面所需的 表面能 。13.Griffith微裂紋理論認為，斷裂并不是兩部分晶體同時沿整個界面拉斷，而是 裂紋擴展 的結(jié)果。14考慮散熱的

3、影響，材料允許承受的最大溫度差可用 第二 熱應(yīng)力因子表示。15當溫度不太高時，固體材料中的熱導(dǎo)形式主要是 聲子熱導(dǎo) 。16在應(yīng)力分量的表示方法中，應(yīng)力分量,的下標第一個字母表示方向，第二個字母表示 應(yīng)力作用 的方向。17 電滯回線 的存在是判定晶體為鐵電體的重要根據(jù)。18原子磁矩的來源是電子的軌道磁矩、自旋磁矩和原子核的磁矩。而物質(zhì)的磁性主要由 電子的自旋磁矩 引起。19. 按照格里菲斯微裂紋理論，材料的斷裂強度不是取決于裂紋的 數(shù)量 ，而是決定于裂紋的 大小 ，即是由最危險的裂紋尺寸或臨界裂紋尺寸決定材料的 斷裂強度。20. 復(fù)合體中熱膨脹滯后現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是由于不同相間或晶粒的不同方向上膨

4、脹系數(shù)差別很大，產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，使坯體產(chǎn)生微裂紋。21.晶體發(fā)生塑性變形的方式主要有 滑移 和 孿生 。22.鐵電體是具有 自發(fā)極化 且在外電場作用下具有 電滯回線 的晶體。23.自發(fā)磁化的本質(zhì)是 電子間的靜電交換相互作用 。二、名詞解釋自發(fā)極化：極化并非由外電場所引起，而是由極性晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點所引起，使晶體中的每個晶胞內(nèi)存在固有電偶極矩，這種極化機制為自發(fā)極化。斷裂能：是一種織構(gòu)敏感參數(shù),起著斷裂過程的阻力作用，不僅取決于組分、結(jié)構(gòu)，在很大程度上受到微觀缺陷、顯微結(jié)構(gòu)的影響。包括熱力學(xué)表面能、塑性形變能、微裂紋形成能、相變彈性能等。滯彈性：當應(yīng)力作用于實際固體時，固體形變的產(chǎn)生與消除需要

5、一定的時間，這種與時間有關(guān)的彈性稱為滯彈性。格波：處于格點上的原子的熱振動可描述成類似于機械波傳播的結(jié)果，這種波稱為格波，格波的一個特點是，其傳播介質(zhì)并非連接介質(zhì)，而是由原子、離子等形成的晶格。電介質(zhì)：指在電場作用下能建立極化的一切物質(zhì)。電偶極子：是指相距很近但有一距離的兩個符號相反而量值相等的電荷。蠕變：固體材料在保持應(yīng)力不變的條件下，應(yīng)變隨時間延長而增加的現(xiàn)象。它與塑性變形不同，塑性變形通常在應(yīng)力超過彈性極限之后才出現(xiàn)，而蠕變只要應(yīng)力的作用時間相當長，它在應(yīng)力小于彈性極限時也能出現(xiàn)。突發(fā)性斷裂：斷裂源處的裂紋尖端所受的橫向拉應(yīng)力正好等于結(jié)合強度時，裂紋產(chǎn)生突發(fā)性擴展。一旦擴展，引起周圍應(yīng)力

6、的再分配，導(dǎo)致裂紋的加速擴展，這種斷裂稱為突發(fā)性斷裂。壓電效應(yīng)：不具有對稱中心的晶體在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個相對表面上出現(xiàn)正負相反的電荷。當外力去掉后，它又會恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。當作用力的方向改變時，電荷的極性也隨之改變。相反，當對不具有對稱中心晶體的極化方向上施加電場，晶體也會發(fā)生變形，電場去掉后，晶體的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)，或稱為電致伸縮現(xiàn)象。電致伸縮：當在不具有對稱中心晶體的極化方向上施加電場時，晶體會發(fā)生變形，電場去掉后，晶體的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為電致伸縮現(xiàn)象，或稱為逆壓電效應(yīng)。鐵電體：具有

7、自發(fā)極化且在外電場作用下具有電滯回線的晶體。三、問答題1簡述KI和KIC的區(qū)別。答：KI應(yīng)力場強度因子：反映裂紋尖端應(yīng)力場強度的參量。KIC斷裂韌度：當應(yīng)力場強度因子增大到一臨界值時，帶裂紋的材料發(fā)生斷裂，該臨界值稱為斷裂韌性。KI是力學(xué)度量，它不僅隨外加應(yīng)力和裂紋長度的變化而變化，也和裂紋的形狀類型，以及加載方式有關(guān)，但它和材料本身的固有性能無關(guān)。而斷裂韌性KIC則是反映材料阻止裂紋擴展的能力，因此是材料的固有性質(zhì)。2.簡述位移極化和松馳極化的特點。答：位移式極化是一種彈性的、瞬時完成的極化，不消耗能量；松弛極化與熱運動有關(guān)，完成這種極化需要一定的時間，并且是非彈性的，因而消耗一定的能量。3

8、.為什么金屬材料有較大的熱導(dǎo)率，而非金屬材料的導(dǎo)熱不如金屬材料好？ 答：固體中導(dǎo)熱主要是由晶格振動的格波和自由電子運動來實現(xiàn)的。在金屬中由于有大量的自由電子，而且電子的質(zhì)量很輕，所以能迅速地實現(xiàn)熱量的傳遞。雖然晶格振動對金屬導(dǎo)熱也有貢獻，但只是很次要的。在非金屬晶體，如一般離子晶體的晶格中，自由電子是很少的，晶格振動是它們的主要導(dǎo)熱機構(gòu)。因此，金屬一般都具有較非金屬材料更大的熱導(dǎo)率。4說明圖中三條應(yīng)力-應(yīng)變曲線的特點，并舉例說明其對應(yīng)的材料。答：受力情況下，絕大多數(shù)無機材料的變形行為如圖中曲線(a)所示，即在彈性變形后沒有塑性形變(或塑性形變很小)，接著就是斷裂，總彈性應(yīng)變能非常小，這是所有脆

9、性材料的特征，包括離子晶體和共價晶體等。在短期承受逐漸增加的外力時，有些固體的變形分為兩個階段，在屈服點以前是彈性變形階段，在屈服點后是塑性變形階段。包括大多數(shù)金屬結(jié)構(gòu)材料如圖中曲線(b)所示。橡皮這類高分子材料具有極大的彈性形變，如圖中曲線(c)所示，是沒有殘余形變的材料，稱為彈性材料。5如果要減少由多塊玻璃組成的透鏡系統(tǒng)的光反射損失，通?？梢圆扇∈裁捶椒ǎ繛槭裁?？ 答：有多塊玻璃組成的透鏡系統(tǒng)，常常用折射率和玻璃相近的膠粘起來，這樣除了最外和最內(nèi)的兩個表面是玻璃和空氣的相對折射率外，內(nèi)部各界面均是玻璃和膠的較小的相對折射率，從而大大減少了界面的反射損失。6闡述大多數(shù)無機晶態(tài)固體的熱容隨溫度

10、的變化規(guī)律。答：根據(jù)德拜熱容理論，在高于德拜溫度D時，熱容趨于常數(shù)(25J(K·mo1)，低于D時與T3成正比。因此，不同材料的D是不同的。無機材料的熱容與材料結(jié)構(gòu)的關(guān)系是不大的，絕大多數(shù)氧化物、碳化物，熱容都是從低溫時的一個低的數(shù)值增加到1273K左右的近似于25JK·mol的數(shù)值。溫度進一步增加，熱容基本上沒有什么變化。7.有關(guān)介質(zhì)損耗描述的方法有哪些？其本質(zhì)是否一致？答：損耗角正切、損耗因子、損耗角正切倒數(shù)、損耗功率、等效電導(dǎo)率、復(fù)介電常數(shù)的復(fù)項。多種方法對材料來說都涉及同一現(xiàn)象。即實際電介質(zhì)的電流位相滯后理想電介質(zhì)的電流位相。因此它們的本質(zhì)是一致的。8.簡述提高陶瓷

11、材料抗熱沖擊斷裂性能的措施。答：(1) 提高材料的強度sf，減小彈性模量E。(2) 提高材料的熱導(dǎo)率。(3) 減小材料的熱膨脹系數(shù)。(4) 減小表面熱傳遞系數(shù)h。(5) 減小產(chǎn)品的有效厚度rm。 四、論述題：1何為相變增韌？論述氧化鋯增韌陶瓷的機理。答：利用多晶多相陶瓷中某些成分在不同溫度的相變，從而增韌的效果，這統(tǒng)稱為相變增韌。第二相顆粒相變韌化（transformation toughening）是指將亞穩(wěn)的四方ZrO2顆粒引入到陶瓷基體中，當裂紋擴展進入含有t-ZrO2晶粒的區(qū)域時，在裂紋尖端應(yīng)力場的作用下，將會導(dǎo)致t-ZrO2發(fā)生t®m相變，因而除了產(chǎn)生新的斷裂表面而吸收能量

12、外，還因相變時的體積效應(yīng)（膨脹）而吸收能量，可見，應(yīng)力誘發(fā)的這種組織轉(zhuǎn)變消耗了外加應(yīng)力。同時由于相變粒子的體積膨脹而對裂紋產(chǎn)生壓應(yīng)力，阻礙裂紋擴展。結(jié)果這種相變韌化作用使在該應(yīng)力水平下在無相變粒子的基體中可以擴展的裂紋在含有氧化鋯 t®m相變粒子的復(fù)合材料中停止擴展，如要使其繼續(xù)擴展，必須提高外加應(yīng)力水平，具體體現(xiàn)在提高了材料的斷裂韌性。2說明下圖中各個參量，數(shù)字及曲線所代表的含義。答：Bs飽和磁感應(yīng)強度，當外加磁場H增加到一定程度時，B值就不再上升，也就是這塊材料磁化的極限。 Br剩余磁感應(yīng)強度，當外加磁場降為0時，材料依然保留著磁性，其強度為Br。 Hc矯頑力（矯頑磁場強度），表

13、示材料保持磁化、反抗退磁的能力。據(jù)此大小可以區(qū)分軟磁和硬磁。 µ磁導(dǎo)率（=B/H），表示材料能夠傳導(dǎo)和通過磁力線的能力。Oabc段表示材料從宏觀無磁性到有磁性的磁化過程；cdefghc段表示物質(zhì)在外加磁場中磁化、退磁再磁化的過程，因為退磁的過程滯后于磁化曲線，故又稱此曲線為磁滯回線。由該曲線圍成的空間有明確的物理意義，即曲線圍起的面積越大，矯頑力（Hc）越大，要求的矯頑場強越大，磁化所需的能量越大，磁性材料就越“硬”；反之，曲線圍起的面積越小，磁性材料就越“軟”。µdefgh3.論述大多數(shù)無機非金屬材料在常溫下不能產(chǎn)生塑性形變的原因。答：無機非金屬材料的組成主要是晶體材料，

14、原則上講可以通過位錯的滑移實現(xiàn)塑性變形。但是由于陶瓷晶體多為離子鍵或共價鍵，具有明顯的方向性。同號離子相遇，斥力極大，只有個別滑移系能滿足位錯運動的幾何條件和靜電作用條件。晶體結(jié)構(gòu)愈復(fù)雜，滿足這種條件就愈困難。另外，陶瓷材料一般呈多晶狀態(tài)，而且還存在氣孔、微裂紋、玻璃相等。其晶粒在空間隨機分布，不同方向的晶粒，其滑移面上的剪應(yīng)力差別很大。即使個別晶粒已達臨界剪應(yīng)力而發(fā)生滑移，也會受到周圍晶粒的制約，使滑移受到阻礙而終止。所以多晶材料更不容易產(chǎn)生滑移。所以大多數(shù)無機非金屬材料在常溫下不能進行塑性變形。4.用固體能帶理論說明什么是導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體，并予以圖示。答：根據(jù)能帶理論，晶體中并非所有電

15、子，也并非所有的價電子都參與導(dǎo)電，只有導(dǎo)帶中的電子或價帶頂部的空穴才能參與導(dǎo)電。從下圖可以看出，導(dǎo)體中導(dǎo)帶和價帶之間沒有禁區(qū)，電子進入導(dǎo)帶不需要能量，因而導(dǎo)電電子的濃度很大。在絕緣體中價帶和導(dǎo)期隔著一個寬的禁帶Eg，電子由價帶到導(dǎo)帶需要外界供給能量，使電子激發(fā)，實現(xiàn)電子由價帶到導(dǎo)帶的躍遷，因而通常導(dǎo)帶中導(dǎo)電電子濃度很小。半導(dǎo)體和絕緣體有相類似的能帶結(jié)構(gòu)，只是半導(dǎo)體的禁帶較窄(Eg小)，電子躍遷比較容易。五、計算題（每題5分，共20分）1.一圓桿的直徑為2.5mm、長度為25cm并受到4500N的軸向拉力，若直徑拉細至2.4mm，且拉伸變形后圓桿的體積不變,求在此拉力下的真應(yīng)力、真應(yīng)變、名義應(yīng)力

16、和名義應(yīng)變，并比較討論這些計算結(jié)果。解：根據(jù)題意可得下表拉伸前后圓桿相關(guān)參數(shù)表體積V/mm3直徑d/mm圓面積S/mm2拉伸前1227.22.54.909拉伸后1227.22.44.524由計算結(jié)果可知：真應(yīng)力大于名義應(yīng)力，真應(yīng)變小于名義應(yīng)變。2.一材料在室溫時的楊氏模量為3.5×108 N/m2,泊松比為0.35，計算其剪切模量和體積模量。解：根據(jù) 可知：3.一陶瓷含體積百分比為95%的Al2O3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，試計算其上限和下限彈性模量。若該陶瓷含有5%的氣孔，再估算其上限和下限彈性模量。解：令E1=380GPa,E2=84GP

17、a,V1=0.95,V2=0.05。則有FN60°53°3mm當該陶瓷含有5%的氣孔時，將P=0.05代入經(jīng)驗計算公式E=E0(1-1.9P+0.9P2)可得，其上、下限彈性模量分別變?yōu)?31.3 GPa和293.1 GPa。4.一圓柱形Al2O3晶體受軸向拉力F，若其臨界抗剪強度f為135MPa,求沿圖 中所示之方向的滑移系統(tǒng)產(chǎn)生滑移時需要的最小拉力值，并求滑移面的法向應(yīng)力。解：5.融熔石英玻璃的性能參數(shù)為：E=73Gpa；=1.56J/m2；理論強度th=28Gpa。如材料中存在最大長度為2m的內(nèi)裂，且此內(nèi)裂垂直于作用力方向，計算由此導(dǎo)致的強度折減系數(shù)。解：2c=2m

18、c=1×10-6m=強度折減系數(shù)=1-0.269/28=0.996.一鋼板受有長向拉應(yīng)力350MPa，如在材料中有一垂直于拉應(yīng)力方向的中心穿透缺陷，長8mm(=2c)。此鋼材的屈服強度為1400MPa，計算塑性區(qū)尺寸r0及其裂縫半長c的比值。討論用此試件來求KIC值的可能性。=39.23Mpa.m1/2 >0.021用此試件來求KIC值的不可能。7.一陶瓷零件上有一垂直于拉應(yīng)力的邊裂，如邊裂長度為：（1）2mm；(2)0.049mm；(3)2m；分別求上述三種情況下的臨界應(yīng)力。設(shè)此材料的斷裂韌性為1.62MPa.m2。討論講結(jié)果。Y=1.12=1.98=(1)c=2mm, (2

19、)c=0.049mm, c=2um, 8康寧1723玻璃（硅酸鋁玻璃）具有下列性能參數(shù)：=0.021J/( cms)；=4.6×10-6/；p=7.0Kg/mm2，E=6700Kg/mm2，=0.25。求第一及第二熱沖擊斷裂抵抗因子。第一沖擊斷裂抵抗因子：=170第二沖擊斷裂抵抗因子：=170×0.021=3.57 J/(cms)9.一熱機部件由反應(yīng)燒結(jié)氮化硅制成，其熱導(dǎo)率=0.184J/(cm.s.)，最大厚度=120mm.如果表面熱傳遞系數(shù)h=0.05 J/(cm2.s.),假定形狀因子S=1，估算可茲應(yīng)用的熱沖擊最大允許溫差。解： =226×0.184=44

20、710.光通過一塊厚度為1mm的透明Al2O3板后強度降低了15%，試計算其吸收和散射系數(shù)的總和。解: 11.一截面為0.6cm2，長為1cm的n型GaAs樣品，設(shè)，試求該樣品的電阻。材料物理性能第一章材料的力學(xué)性能1-1一圓桿的直徑為2.5 mm、長度為25cm并受到4500N的軸向拉力，若直徑拉細至2.4mm，且拉伸變形后圓桿的體積不變,求在此拉力下的真應(yīng)力、真應(yīng)變、名義應(yīng)力和名義應(yīng)變，并比較討論這些計算結(jié)果。解： 由計算結(jié)果可知：真應(yīng)力大于名義應(yīng)力，真應(yīng)變小于名義應(yīng)變。1-5一陶瓷含體積百分比為95%的Al2O3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，試計算其

21、上限和下限彈性模量。若該陶瓷含有5 %的氣孔，再估算其上限和下限彈性模量。解：令E1=380GPa,E2=84GPa,V1=0.95,V2=0.05。則有當該陶瓷含有5%的氣孔時，將P=0.05代入經(jīng)驗計算公式E=E0(1-1.9P+0.9P2)可得，其上、下限彈性模量分別變?yōu)?31.3 GPa和293.1 GPa。1-6試分別畫出應(yīng)力松弛和應(yīng)變?nèi)渥兣c時間的關(guān)系示意圖，并算出t = 0,t = 和t = 時的縱坐標表達式。解：Maxwell模型可以較好地模擬應(yīng)力松弛過程： Voigt模型可以較好地模擬應(yīng)變?nèi)渥冞^程：以上兩種模型所描述的是最簡單的情況，事實上由于材料力學(xué)性能的復(fù)雜性，我們會用到用

22、多個彈簧和多個黏壺通過串并聯(lián)組合而成的復(fù)雜模型。如采用四元件模型來表示線性高聚物的蠕變過程等。FN60°53°3mm1-11一圓柱形Al2O3晶體受軸向拉力F，若其臨界抗剪強度f為135 MPa,求沿圖中所示之方向的滑移系統(tǒng)產(chǎn)生滑移時需要的最小拉力值，并求滑移面的法向應(yīng)力。解：第二章 脆性斷裂和強度2-1 求融熔石英的結(jié)合強度，設(shè)估計的表面能力為1.75J/m2; Si-O的平衡原子間距為1.6*10-8cm;彈性模量從60到75Gpa=2-2 融熔石英玻璃的性能參數(shù)為：E=73 Gpa；=1.56 J/m2；理論強度th=28 Gpa。如材料中存在最大長度為2m的內(nèi)裂，且

23、此內(nèi)裂垂直于作用力方向，計算由此導(dǎo)致的強度折減系數(shù)。2c=2m c=1*10-6m= 強度折減系數(shù)=1-0.269/28=0.992-5 一鋼板受有長向拉應(yīng)力350MPa，如在材料中有一垂直于拉應(yīng)力方向的中心穿透缺陷，長8mm(=2c)。此鋼材的屈服強度為1400 MPa，計算塑性區(qū)尺寸r0及其裂縫半長c的比值。討論用此試件來求KIC值的可能性。=39.23Mpa.m1/2 >0.021 用此試件來求KIC值的不可能。2-6 一陶瓷零件上有一垂直于拉應(yīng)力的邊裂，如邊裂長度為：（1）2mm;(2)0.049mm;(3)2 um, 分別求上述三種情況下的臨界應(yīng)力。設(shè)此材料的斷裂韌性為1.62

24、MPa.m2。討論講結(jié)果。解： Y=1.12=1.98=(1) c=2mm, (2) c=0.049mm, (3) （3）c=2um, 2-4 一陶瓷三點彎曲試件，在受拉面上于跨度中間有一豎向切口如圖。如果E=380 Gpa，=0.24，求KIc值，設(shè)極限荷載達50Kg。計算此材料的斷裂表面能。解 c/W=0.1, Pc=50*9.8N ,B=10, W=10，S=40 代入下式：= =62*（0.917-0.145+0.069-0.012+0.0012）=1.96*0.83=1.63Pam1/2 J/m2第三章 材料的熱學(xué)性能2-1 計算室溫（298K）及高溫（1273K）時莫來石瓷的摩爾熱

25、容值，并請和按杜龍-伯蒂規(guī)律計算的結(jié)果比較。（1） 當T=298K，Cp=a+bT+cT-2=87.55+14.96*10-3*298-26.68*105/2982=87.55+4.46-30.04=61.97 *4.18J/mol.K（2） 當T=1273K，Cp=a+bT+cT-2=87.55+14.96*10-3*1293-26.68*105/12732=87.55+19.34-1.65=105.24*4.18J/mol.K=438.9 J/mol.K 據(jù)杜隆-珀替定律：(3Al2O3.2SiO4) Cp=21*24。94=523.74 J/mol.K2-2 康寧1723玻璃（硅酸鋁玻璃

26、）具有下列性能參數(shù)：=0.021J/(cm.s.); =4.6*10-6/;p=7.0Kg/mm2.E=6700Kg/mm2,=0.25.求第一及第二熱沖擊斷裂抵抗因子。第一沖擊斷裂抵抗因子： = =170第二沖擊斷裂抵抗因子： =170*0.021=3.57 J/(cm.s)2-3 一熱機部件由反應(yīng)燒結(jié)氮化硅制成，其熱導(dǎo)率=0.184J/(cm.s.)，最大厚度=120mm.如果表面熱傳遞系數(shù)h=0.05 J/(cm2.s.),假定形狀因子S=1，估算可茲應(yīng)用的熱沖擊最大允許溫差。解：=226*0.184=447第四章 材料的光學(xué)性能3-1一入射光以較小的入射角i和折射角r通過一透明明玻璃板

27、,若玻璃對光的衰減可忽略不計,試證明明透過后的光強為(1-m)2解：W = W + W 其折射光又從玻璃與空氣的另一界面射入空氣則3-2 光通過一塊厚度為1mm 的透明Al2O3板后強度降低了15%，試計算其吸收和散射系數(shù)的總和。解: 第五章 材料的電導(dǎo)性能4-1 實驗測出離子型電導(dǎo)體的電導(dǎo)率與溫度的相關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)學(xué)回歸分析得出關(guān)系式為：(1) 試求在測量溫度范圍內(nèi)的電導(dǎo)活化能表達式。(2) 若給定T1=500K，1=10-9（T2=1000K，2=10-6（ 計算電導(dǎo)活化能的值。解：（1） = = W= 式中k=（2） B=-3000W=-ln10.(-3)*0.86*10-4*500=5.

28、94*10-4*500=0.594eV4-3本征半導(dǎo)體中，從價帶激發(fā)至導(dǎo)帶的電子和價帶產(chǎn)生的空穴參與電導(dǎo)。激發(fā)的電子數(shù)n可近似表示為：，式中N為狀態(tài)密度，k為波爾茲曼常數(shù)，T為絕對溫度。試回答以下問題：（1）設(shè)N=1023cm-3,k=8.6”*10-5eV.K-1時, Si(Eg=1.1eV),TiO2(Eg=3.0eV)在室溫（20）和500時所激發(fā)的電子數(shù)（cm-3）各是多少：（2）半導(dǎo)體的電導(dǎo)率（-1.cm-1）可表示為，式中n為載流子濃度（cm-3），e為載流子電荷（電荷1.6*10-19C）,為遷移率（cm2.V-1.s-1）當電子（e）和空穴（h）同時為載流子時，。假定Si的遷移率e=1450（cm2.V-1.s-1），h=500（cm2.V-1.s-1），且不隨溫度變化。求Si在室溫（20）和500時的電導(dǎo)率解：（1） Si 20 =1023*