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1、有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。1有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。2 材料的电学性能用处很多，材
2、料的电学性能用处很多，我们一定要学会材料的导我们一定要学会材料的导电机理、影响因素以及它电机理、影响因素以及它们的测量方法并们的测量方法并运用到实运用到实际生产中际生产中，让我们的生活，让我们的生活更加丰富多彩。更加丰富多彩。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。3本章讲授的内容本章讲授的内容v1. 导电性能导电性能v2. 热电性能热电性能v3. 半导
3、体导电性的敏感效应半导体导电性的敏感效应v4. 介质极化与介电常数介质极化与介电常数v5. 电介质的介质损耗电介质的介质损耗v6. 绝缘材料绝缘材料有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4第一节第一节 导电性能导电性能本节教学内容本节教学内容v电阻与导电的基本概念电阻与导电的基本概念v导电机理导电机理 v超导电性超导电性v影响材料导电性的因素影响材料导
4、电性的因素v导电性的测量及应用导电性的测量及应用有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。51.1 1.1 电阻与导电的基本概念电阻与导电的基本概念v1.1.1 1.1.1 电阻率电阻率v1.1.2 1.1.2 电导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
5、表征们的性质，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。材料导电性的尺度。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。61.1.3 根据材料导电性能好坏，可把材料分为：根据材料导电性能好坏，可把材料分为：v导体导体v半导体半导体v绝缘体绝缘体: : 1010-2-2m m : 10 : 10-2-2m m 10101010m m: : 10101
6、010m mv不同材料的导电能力相差很大，这是由它们的结不同材料的导电能力相差很大，这是由它们的结构与导电本质所决定的。构与导电本质所决定的。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。7一、导电材料一、导电材料白川英树白川英树黑格黑格麦克迪尔米德麦克迪尔米德导电高分子材料导电高分子材料有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向
7、，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。8二、绝缘材料二、绝缘材料导热绝缘材料导热绝缘材料陶瓷系列插座陶瓷系列插座电工绝缘胶带电工绝缘胶带有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。9三、
8、半导体材料三、半导体材料CPU CPU (Central Processing Unit)(Central Processing Unit) 有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。101.2 导电机理导电机理 1.2.1 1.2.1 金属及半导体的导电机理金属及半导体的导电机理1.2.1.1 1.2.1.1 经典电子理论经典电子理论 1900年特鲁德（
9、年特鲁德（P.Drude）首先提出用金属中）首先提出用金属中自由电子的运动来解释金属导电性问题，以后洛伦自由电子的运动来解释金属导电性问题，以后洛伦兹进一步发展了特鲁德的概念，建立了金属的经典兹进一步发展了特鲁德的概念，建立了金属的经典电子理论。电子理论。洛仑兹洛仑兹有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。111. 金属导电的经典电子理论的基本框架金属导
10、电的经典电子理论的基本框架v金属中的正离子按一定的方式排列为金属中的正离子按一定的方式排列为晶格晶格；v从原子中分离出来的外层电子成为从原子中分离出来的外层电子成为自由电子自由电子；v在电场作用下，大量自由电子的在电场作用下，大量自由电子的定向定向漂移形成漂移形成电流。电流。v自由电子的性质与理想气体中的分子相似，形自由电子的性质与理想气体中的分子相似，形成自由成自由电子气电子气；v在自由电子定向运动过程中，不断与正离子碰在自由电子定向运动过程中，不断与正离子碰撞，形成电阻。撞，形成电阻。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛
11、围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。12+2. 金属中的离子与自由电子示意图金属中的离子与自由电子示意图有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。133. 金属中的自由电子在电场中的运动金属中的自由电子在电场中的运动
12、v大量自由电子的大量自由电子的统计平均统计平均，就是以平均定向漂移速度，就是以平均定向漂移速度 逆着电场线漂移。逆着电场线漂移。v当金属中有电场时，每个自由电子都因受到电场力的当金属中有电场时，每个自由电子都因受到电场力的作用而加速，即在无规则的热运动上叠加一个作用而加速，即在无规则的热运动上叠加一个定向定向运运动。动。v自由电子在运动过程中频繁地与晶格碰撞，碰后电子自由电子在运动过程中频繁地与晶格碰撞，碰后电子向各个方向运动的几率相等。因此可认为每个电子在向各个方向运动的几率相等。因此可认为每个电子在相邻两次碰撞间做初速为零匀加速直线运动。相邻两次碰撞间做初速为零匀加速直线运动。v有利于学习
13、和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。144.4.从金属的电子理论导出欧姆定律的微分形式从金属的电子理论导出欧姆定律的微分形式设导体内的恒定场强为设导体内的恒定场强为 ，则电子的加速度为，则电子的加速度为EeemEemFa/ 电子两次碰撞的时间间隔为电子两次碰撞的时间间隔为t ，上次碰撞后的初速，上次碰撞后的初速度为度为 ，则，则0vemtEevv/0 统计平均
14、后，初速度的平均值为零，则统计平均后，初速度的平均值为零，则emtEev/ 平均时间间隔等于平均自由程除以平均速率平均时间间隔等于平均自由程除以平均速率/tlv有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。15则平均漂移速度则平均漂移速度电流密度为电流密度为其中，电导率为：其中，电导率为：u 从金属的经典电子理论导出了欧姆定律的微分形从金属的经典电子理论导出了
15、欧姆定律的微分形 式，而且得到了电导率的表达式。式，而且得到了电导率的表达式。u 从电导率表达式知：电导率与自由电子的数量成从电导率表达式知：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。正比，与电子的平均自由程成正比。/eveElvm 2(/)(/)eenevneeEl vmne l vm EE 2/ene l vm有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互
16、信任的合作环境。165. 金属的经典电子理论的缺陷金属的经典电子理论的缺陷u 按照气体动力学，电阻率应与热力学温度的按照气体动力学，电阻率应与热力学温度的平方根平方根成正比，成正比， 但实验结果电阻率与热力学温度成正比。但实验结果电阻率与热力学温度成正比。u 金属的经典电子理论的主要缺陷是把适用于宏观物体的牛顿金属的经典电子理论的主要缺陷是把适用于宏观物体的牛顿 定律应用到微观的电子运动中，并且定律应用到微观的电子运动中，并且承认能量的连续性。承认能量的连续性。u 根据此理论，自由电子数量越多导电性应当越好，事实却根据此理论，自由电子数量越多导电性应当越好，事实却 是二、三价金属的价电子虽比一
17、价金属的多，但导电性反而是二、三价金属的价电子虽比一价金属的多，但导电性反而 比一价金属的差。比一价金属的差。u 这一理论不能解释超导现象的产生这一理论不能解释超导现象的产生。8RTvm有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。171.2.1.2 量子自由电子理论量子自由电子理论v 物理学家物理学家普朗克普朗克发现，能量的传递不是连续的，而是发现，能量的传
18、递不是连续的，而是以一个一个的能量单位传递的。这种最小能量单位被称作以一个一个的能量单位传递的。这种最小能量单位被称作能量子（简称量子）。能量子（简称量子）。 v 在现代量子理论中，任何物质都有波动性和粒子性。在现代量子理论中，任何物质都有波动性和粒子性。而且位置和速度都不可能同时被准确的测量，只能用概而且位置和速度都不可能同时被准确的测量，只能用概率来描述。量子论认为：正离子形成的电场是均匀的；率来描述。量子论认为：正离子形成的电场是均匀的；价电子具有不同的能级价电子具有不同的能级。 “量子理论量子理论”之父之父 19181918年获诺贝尔奖。年获诺贝尔奖。有利于学习和创新的组织管理机制，创
19、造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。18v运动着的电子作为运动着的电子作为物质波物质波，其频率和波长与电，其频率和波长与电子的运动速度或动量之间有如下关系：子的运动速度或动量之间有如下关系：v一价金属中自由电子的动能：一价金属中自由电子的动能：E=mvE=mv2 2/2/2228hm为常数为常数2K称为称为波数频率波数频率表征金属中自由表征金属中自由电子可能具有的电子可能具有的能量状
20、态的参数能量状态的参数有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。19曲线对称分布：沿曲线对称分布：沿正、反方向运动的正、反方向运动的电子数量相同，没电子数量相同，没有电流产生。有电流产生。v从粒子的观点看，曲从粒子的观点看，曲线表示自由电子的能线表示自由电子的能量与速度（动量）之量与速度（动量）之间的关系。间的关系。v从波动的观点看，曲从波动的观点看，曲线
21、表示电子的能量和线表示电子的能量和波数之间的关系。波数之间的关系。价电子具有价电子具有不同的能量不同的能量状态状态有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。20外电场使向着其正向运动的外电场使向着其正向运动的电子能量降低，反向运动的电子能量降低，反向运动的电子能量升高。由于能量变电子能量升高。由于能量变化，使部分能量较高的电子化，使部分能量较高的电子转向电
22、场正向运动的能级，转向电场正向运动的能级，从而使正反向运动的电子数从而使正反向运动的电子数不等，使金属导电。不等，使金属导电。也就是说，也就是说，不是所有的电子不是所有的电子都参与导电，而是只有处于都参与导电，而是只有处于较高能级的电子参与导电较高能级的电子参与导电。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。21v实际金属内部还存在着缺陷和杂质，产生的静态
23、点实际金属内部还存在着缺陷和杂质，产生的静态点阵畸变和热振动引起的动态点阵畸变，对电子波造阵畸变和热振动引起的动态点阵畸变，对电子波造成散射而形成电阻。成散射而形成电阻。v而对于一个纯的理想的完整晶体，而对于一个纯的理想的完整晶体，0K时，电子波的时，电子波的传播不受阻碍，形成无阻传播，电阻为零，导致所传播不受阻碍，形成无阻传播，电阻为零，导致所谓的谓的超导超导现象。现象。v离子在晶格点附近不断的热振动，偏离了晶格格点，离子在晶格点附近不断的热振动，偏离了晶格格点，这种偏离引起晶格对电子的散射，称为晶格散射。这种偏离引起晶格对电子的散射，称为晶格散射。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活
24、力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。224. 量子自由电子理论导出的电导率量子自由电子理论导出的电导率数（散射几率）。是单位时间内散射的次时间。是两次反射之间的平均导电性好。金属多，因此一价金属的比二、三价不同。不同材料称为有效自由电子数。的电子数，为单位体积内参与导电电导率为：ptnnmpentmenefefefef2222有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场
25、为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。23v根据能量按自由度均分原理，晶格振动时的平均根据能量按自由度均分原理，晶格振动时的平均势能势能与绝对与绝对温度成正比，即有：温度成正比，即有：2()22xK Tx是 对 晶 格 格 点 的 位 移v容易想象温度越高，容易想象温度越高，x2越大越大振幅振幅愈大，振动愈激烈，因而对愈大，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：散射几率周期场扰动愈甚，电子愈容易被
26、散射，故有：散射几率p与与x2成正比，可得出：成正比，可得出：RRpxpx2 2TT。即电阻。即电阻R与绝对温度与绝对温度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。的困难。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。24v此理论虽然较好地解释了金属导电的本质，此理论虽然较好地解释了金属导电的
27、本质，但它假定金属中的离子所产生的势场是均但它假定金属中的离子所产生的势场是均匀的，与实际情况有一定的差距。匀的，与实际情况有一定的差距。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。251.2.1.3 能带理论能带理论 v单个原子的能级是分立的，当固体中单个原子的能级是分立的，当固体中N N个原子紧密排列时，个原子紧密排列时，外层电子就不再仅受原来所属原子的
28、作用，还要受到其他外层电子就不再仅受原来所属原子的作用，还要受到其他原子的作用原子的作用, ,这使原来同一大小的能级彼此数值上就有小这使原来同一大小的能级彼此数值上就有小的差异。的差异。v原子结合成晶体时，原子最外层的价电子受束缚最弱，它原子结合成晶体时，原子最外层的价电子受束缚最弱，它同时受到原来所属原子和其他原子的共同作用，已很难区同时受到原来所属原子和其他原子的共同作用，已很难区分究竟属于哪个原子，实际上是被晶体中所有原子所共有，分究竟属于哪个原子，实际上是被晶体中所有原子所共有，称为称为共有化共有化。原子间距减小时，孤立原子的每个能级将演。原子间距减小时，孤立原子的每个能级将演化成由密
29、集能级组成的化成由密集能级组成的准连续能带准连续能带。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。26v金属晶格中原子很密集，能组成许多分子轨道，而且相邻的金属晶格中原子很密集，能组成许多分子轨道，而且相邻的分子轨道间的能量差别很小。分子轨道间的能量差别很小。v上述分子轨道所形成的能带，也可以看成是紧密堆积的金上述分子轨道所形成的能带，也可以看成是紧密堆积的
30、金属原子的电子能级发生的重叠，这种能带是属于整个金属属原子的电子能级发生的重叠，这种能带是属于整个金属晶体的。每个能带可包括许多相近的能级，因而每个能带晶体的。每个能带可包括许多相近的能级，因而每个能带会包括相当大的能量范围。会包括相当大的能量范围。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。27u同自由电子理论一样，也认为金属中的价电子是同自由电子理论一样
31、，也认为金属中的价电子是公有化和能量是量子化的，公有化和能量是量子化的，所不同的是，它认为所不同的是，它认为金属中由离子所造成的势场不是均匀的金属中由离子所造成的势场不是均匀的，而是呈，而是呈周期性变化的，能带理论就是研究金属中的价电周期性变化的，能带理论就是研究金属中的价电子在周期势场作用下的能量分布问题的。子在周期势场作用下的能量分布问题的。u 电子在周期势场中运动，随着位置的变化，它的电子在周期势场中运动，随着位置的变化，它的 能量也呈周期变化，即接近正离子时势能降低，能量也呈周期变化，即接近正离子时势能降低， 离开时势能增高。这样离开时势能增高。这样价电子在金属中的运动就价电子在金属中
32、的运动就 不能看成是完全自由的不能看成是完全自由的。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。28v由于周期场的影响，使得价电子在金属中以由于周期场的影响，使得价电子在金属中以不同能量状态分布的能带发生分裂，也就是不同能量状态分布的能带发生分裂，也就是说，有些能态是电子不能取值的。说，有些能态是电子不能取值的。2.能带结构和导电机理能带结构和导电机理有利于
33、学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。29由右图可以看到：由右图可以看到：当当-K1K R Li+，在外电场的作用下，碱金属离子移，在外电场的作用下，碱金属离子移动时，动时，Li+离子留下的空位比离子留下的空位比K+留下的空位小，留下的空位小， K+只能通过本身的空位；只能通过本身的空位；Li+进入大体积空位，产生应力，不稳定，只能进入大体积空位，产生应力，
34、不稳定，只能进入同种离子空位较为稳定；进入同种离子空位较为稳定；大离子不能进入小空位，使通路堵塞，妨碍小离大离子不能进入小空位，使通路堵塞，妨碍小离子的运动；子的运动；相互干扰的结果使电导率大大下降。相互干扰的结果使电导率大大下降。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。71玻璃中玻璃中SiO2被其它氧化物置换的效应被其它氧化物置换的效应2. 2. 压碱
35、效应：压碱效应：含碱玻璃中加入二价金属氧化物，特别是含碱玻璃中加入二价金属氧化物，特别是重金属氧化物，使玻璃的电导率降低。相应的阳离子半径越重金属氧化物，使玻璃的电导率降低。相应的阳离子半径越大，这种效应越强。大，这种效应越强。原因：二价离子与玻璃中氧离子结合比较牢固，能嵌入玻璃网络结原因：二价离子与玻璃中氧离子结合比较牢固，能嵌入玻璃网络结构，堵塞迁移通道，使碱金属离子移动困难，电导率降低。构，堵塞迁移通道，使碱金属离子移动困难，电导率降低。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习
36、和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。723. 多晶多相材料的电导多晶多相材料的电导相组成：相组成：晶粒、晶界、玻璃相、气孔、晶粒、晶界、玻璃相、气孔、相组成的导电性：相组成的导电性：玻璃相、微晶相（缺陷多）电导率较高。玻璃相、微晶相（缺陷多）电导率较高。气孔电导率小，但是如果气孔形成通道，环境中的水气孔电导率小，但是如果气孔形成通道，环境中的水份、杂质易进入，对电导有影响。份、杂质易进入，对电导有影响。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企
37、业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。731.3 超导体超导体v1911年荷兰物理学家年荷兰物理学家Kamerlingh Onnes发现了汞冷却到发现了汞冷却到4K（液（液氦温度）氦温度）时具有零电阻时具有零电阻。v这种在一定的低温条件下材料突然失去电阻的现象称为超导电性。这种在一定的低温条件下材料突然失去电阻的现象称为超导电性。v超导体是等电位的，超导体内没有电场（只有电流而没有电阻）。超导体是等电位的，超导体内没有电场（只有电流而没有电阻）。v
38、两个基本特征，三个性能指标两个基本特征，三个性能指标有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。741.3.1 超导体的发展历程超导体的发展历程v超导体的发展主要在提高临界温度，已知有超导体的发展主要在提高临界温度，已知有28种元素的单质可呈现超导态，其中铌的临种元素的单质可呈现超导态，其中铌的临界温度最高（界温度最高（9.13K),后来人们发现许多合金后来
39、人们发现许多合金可呈超导态，其中可呈超导态，其中1977年发现的年发现的Nb3Ge,Tc高高达达23K，是其中最高，是其中最高Tc者。者。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。75v1986年年4月月IBM公司瑞士苏黎世研究实验室的公司瑞士苏黎世研究实验室的J.G.Bednorz和和K.A.Mueller发现镧钡铜的复合氧化物在发现镧钡铜的复合氧化物在
40、30K显示超导性，显示超导性，激起超导热。激起超导热。v1987年年2 月，美国休斯顿大学的美籍华人朱经武研制成功月，美国休斯顿大学的美籍华人朱经武研制成功YBa3Cu3O7,其转变温度在其转变温度在90K，进入了液氮温度区，进入了液氮温度区，v1988年研制出了转变温度为年研制出了转变温度为125K的新型超导材料的新型超导材料Tl2Ca2Ba2Cu3O10.v甚至还有达到甚至还有达到140K报道。报道。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新
41、激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。76v1933年，年，Meissner发现超导态跟零电阻现象共存的超导体发现超导态跟零电阻现象共存的超导体的全抗磁现象。若取一磁铁放在超导体上方，磁铁将神奇的全抗磁现象。若取一磁铁放在超导体上方，磁铁将神奇地悬浮其上方，这便是磁悬浮现象。地悬浮其上方，这便是磁悬浮现象。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的
42、企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。771.3.2 超导体的两个基本特征超导体的两个基本特征v1.完全导电性完全导电性v2.完全抗磁性（迈斯纳效应）完全抗磁性（迈斯纳效应）v处于超导状态的金属，处于超导状态的金属，内部磁感应强度始终内部磁感应强度始终为零。为零。v原来处于正常态的样原来处于正常态的样品变成超导体时，也品变成超导体时，也会把原来的体内磁场会把原来的体内磁场完全排出去。完全排出去。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激
43、励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。781.3.3 超导体的超导体的3个指标个指标v超导材料有三个关键的临界值，即临界温度超导材料有三个关键的临界值，即临界温度Tc、临、临界电流密度界电流密度Jc和临界磁场和临界磁场Hc，这三个临界值越高，这三个临界值越高，超导体的实用价值越大。超导体的实用价值越大。1. 1. 临界转变温度临界转变温度T Tc c：超导体温度低于：超导体温度低于T Tc c时，便出现时，便出现了完全导电和迈斯纳效应。超导体的临界温度越高了完全导电和迈斯纳效应。超导体的临界温度越高越好，越有利于应用。越好，越有利于应用。有利
44、于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。79 2.临界磁场临界磁场Hc：当：当TTc时，将超导体放入磁场，时，将超导体放入磁场，如果磁场强度高于临界磁场强度，则磁力线穿入超如果磁场强度高于临界磁场强度，则磁力线穿入超导体，超导体被破坏而成为正常态，导体，超导体被破坏而成为正常态，Hc随温度降低随温度降低而增加。超导体的这个关系是抛物线：而增加。超导体的这个关
45、系是抛物线：2( )(0)(0)1 () 0c TcccTHHTHK是温度为时，超导体的临界磁场；u 临界磁场就是能破坏超导态的最小磁场，它与超导材料临界磁场就是能破坏超导态的最小磁场，它与超导材料 的性质有关。的性质有关。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。803.临界电流密度临界电流密度J Jc c：如果输入电流所产生的磁：如果输入电流所产生的磁
46、场与外磁场之和超过场与外磁场之和超过H Hc c，则超导态被破坏，则超导态被破坏，这时输入的电流为临界电流这时输入的电流为临界电流I Ic c，相应的电流，相应的电流密度称为临界电流密度密度称为临界电流密度J Jc c。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。811.4 影响材料导电性的因素 1.4.1 温度 温度改变影响周期性势场，这意味着禁带宽度的改
47、变，温度升高周期势场涨落加大，即周期势场变化幅度变大，禁带变宽，电阻率增大。 温度更重要的影响是改变晶格振动，即影响电子的散射，热振动振幅加大，原子无序度增加，散射几率增加导致电阻增大。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。822nq tm运用德拜理论对 进行处理，考虑振动原子和导电电子之间的关系：s=/T5DD（T）（） 当T时rqq/TDD （T）
48、（） 当T时rqq党有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。832T残 温度极低时，电子电子散射占主导，此时 （T），但若考虑点阵畸变，（T）rrr 低温下金属的电阻率温度曲线（2，3代表存在畸变）点阵畸变点阵畸变造成的残造成的残留电阻留电阻有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖
49、既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。84v大多数金属在熔化成液态时，其电阻率会突大多数金属在熔化成液态时，其电阻率会突然增大约然增大约1-2倍。这是由于原子长程排列被破倍。这是由于原子长程排列被破坏，从而加强了对电子的散射所引起的。坏，从而加强了对电子的散射所引起的。v但如金属锑、铋、镓等固态时为层状结构，但如金属锑、铋、镓等固态时为层状结构，主要为共价键型晶体结构，在熔化时共价键主要为共价键型晶体结构，在熔化时共价键被破坏，转为以金属键结合为主，导电电子被破坏
50、，转为以金属键结合为主，导电电子数增加，故使电阻率下降。数增加，故使电阻率下降。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。85 主 要 通 过 畸 变 影 响 迁 移 率 ， 一 般 规 律 为 冷 塑 变 使， 拉 应 力 使， 压 应 力 使 rrr1.4.2 冷塑性变形和应力由于冷塑性变形使晶体点阵畸变和晶体缺陷增加，特别由于冷塑性变形使晶体点阵畸变