第四章第三節(jié) - 副本

1、 Electrical Properties of Materials4-3 材料的電學性能材料的電學性能 The electrical behaviors of the various materials Describe the relationship of electrical conductivities and four possible electron band structures for solid materials. How to calculate the electrical conductivities Define dielectric constant of

2、a dielectric materials in terms of permittivities. 1.不同材料電學性能的差異及其與組成和結(jié)構(gòu)的關(guān)系不同材料電學性能的差異及其與組成和結(jié)構(gòu)的關(guān)系 2. 電導率和電阻率的定義、電導機制、電導率的基本參數(shù)及影電導率和電阻率的定義、電導機制、電導率的基本參數(shù)及影響因素響因素 3. 材料的電子能帶結(jié)構(gòu)與電導性、光導性和半導電性公式材料的電子能帶結(jié)構(gòu)與電導性、光導性和半導電性公式 4. 超導電性的定義、超導體的超導電性的定義、超導體的2種特性、種特性、3個性能指標個性能指標 5. 介電常數(shù)的定義、介質(zhì)極化的三種機制，介電常數(shù)的定義、介質(zhì)極化的三種機制，

3、6. 交變電場中的介電損耗的成因及影響因素交變電場中的介電損耗的成因及影響因素 7. 擊穿強度的定義擊穿強度的定義 8. 材料電性能與溫度的關(guān)系材料電性能與溫度的關(guān)系 材料的電學性能材料的電學性能(electrical property)外加電壓或電場下的行為及其表現(xiàn)出來的物理現(xiàn)象外加電壓或電場下的行為及其表現(xiàn)出來的物理現(xiàn)象交變電場交變電場介電性質(zhì)弱電場弱電場 導電性質(zhì)強電場強電場 擊穿現(xiàn)象材料表面材料表面靜電現(xiàn)象機械、交通機械、交通電子、微電子電子、微電子日常生活日常生活電導率電導率(electrical conductivity)和電阻率和電阻率 4-3-1 電導率和電阻率電導率和電阻率電

4、阻率分電阻率分： R= .L/S體積電阻率：體積電阻率： V , m表面電阻率表面電阻率： S , RvV/Iv (與材料性質(zhì)及樣品幾何尺寸有關(guān))RsV/Is （測量的電極間距和電極長度，樣品的表面性質(zhì)決定）1/R=1/ Rv+1/ Rs 1 、電阻率電阻率電導率電導率電導率電導率(electrical conductivity) (1) 表征表征材料導電性的大小材料導電性的大小。 單位：S. m-1, （.m）-1 根據(jù)電導率對材料的根據(jù)電導率對材料的分類分類2、表表4-19 材料的分類及其電導率材料的分類及其電導率 材料材料 電阻率電阻率 電導率電導率 超導體超導體 導體導體 半導體半導體

5、 絕緣體絕緣體 0 10-8-10-5 10-5-107 107-1018 105-108 10-7-105 10-18-10-7 不同材料的電導率不同材料的電導率舉例舉例 金屬金屬 自由電子自由電子 電導率高電導率高 導電性好導電性好 硅硅 半導體半導體 離子固體離子固體 室溫絕緣體室溫絕緣體 T高高 電導率大電導率大 （無機非金屬）無機非金屬） 高分子高分子 雜質(zhì)致有導電性雜質(zhì)致有導電性 各種材料在室溫的電導率各種材料在室溫的電導率 金屬和合金 (-1.m-1) 非金屬 （-1.m-1） 銀銀 銅銅，工業(yè)純，工業(yè)純 金金 鋁鋁,工業(yè)純工業(yè)純 Al-1.2%,Mn 合金合金 鈉鈉 鎢，鎢，

6、工業(yè)純工業(yè)純 黃銅黃銅（70%Cu-30%Zn 鎳鎳,工業(yè)純工業(yè)純 純鐵純鐵,工業(yè)純工業(yè)純 鈦鈦,工業(yè)純工業(yè)純 TiC 不銹鋼，不銹鋼，301型型 鎳鉻合金鎳鉻合金 (80%Ni-20%Cr） 6.3*107 5.85*107 4.25*107 3.45*107 2.96*107 2.1*107 1.77*107 1.66*107 1.46*107 1.03*107 0.24*107 0.17*107 0.14*107 0.093*107 石墨石墨 SiC 鍺，純 硅硅，純 苯酚甲醛（電木） 窗玻璃 氧化鋁（Al2O3） 云母 甲基丙烯酸甲酯 氧化鈹（BeO） 聚乙烯 聚苯乙烯聚苯乙烯 金剛石

7、金剛石 石英玻璃石英玻璃 聚四氟乙烯聚四氟乙烯 105 (平均平均) 10 2.2 4.3*10-4 10-7-10-11 1014 1014 1012-1015 1012-1015 1012 1012-1016 1012 1014 1016 1014 1013 26-28 30 24 15-25 22 15-19 18-6 17-22 25-40 16-20 20 2.2-2.4 (1016Hz) 2.0-2.6 (1016Hz) 2.5 (1016Hz) 3.2-3.6 (1016Hz) 4.1 4.0 3.4 3.7 3.0 2.0-2.2 2.9-3.1 2.2 0.05 0.001

8、0.005 0.04-0.08 (1016 Hz) 0.01 0.014 0.021 0.005 0.006 0.0002 0 . 0 1 -0.006 0.004 表表4-3-7 陶瓷電介質(zhì)的性能陶瓷電介質(zhì)的性能 材料 體積電阻率V .m 擊穿強度 MV/m 介電常數(shù) 介電損耗角正切值tg 60Hz 105Hz 60Hz 105Hz 絕緣瓷絕緣瓷 塊滑石塊滑石 鋯英石鋯英石 氧化鋁氧化鋁 鈉鈣玻璃鈉鈣玻璃 電氣玻璃電氣玻璃 熔融石英熔融石英 1 01 1-1013 1012 約1013 1012 1012 1015 約1012 20-80 80-150 100-150 10 10 - 10

9、66 66 9 - 7 - 4 - 6 8 9 7 4 3.8 0.01 0.005 0.035 - 0.1 - 0.001 - 0.003 0.001 0.0005 0.01 0.0006 0.0001 tg 大，損耗大，材料發(fā)熱。大，損耗大，材料發(fā)熱。 電容介質(zhì)電容介質(zhì) 大，大，tg 小小 航空航天材料航空航天材料 小，小，tg 大，靜電小大，靜電小 高頻焊接：薄膜封口，高頻焊接：薄膜封口，tg 大大 高頻電纜高頻電纜用用PE，而不用，而不用PVC 非極性非極性 極性極性3 介電性的應用介電性的應用 電場中材料破壞。電場中材料破壞。 高分子材料，絕緣材料高分子材料，絕緣材料 重要指標重要指標。 電壓升高，超過臨界值，電阻率急劇下降，電流升電壓升高，超過臨界值，電阻率急劇下降，電流升高，材料由絕緣體高，材料由絕緣體 導體導體