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1、材料的電學性能師體海1導電性2晶體的能帶3金屬、合金的導電性4超導電性5接觸電性6熱電性7壓電性、8鐵電性、9光電性、10磁電性11紡織材料的電學性能材料的電學性能1導電性描述材料導電性的基本物理量：電阻R、電阻率ρ和電導率σ。電阻的測量：電阻及電阻率的計算：電阻率ρ和電導率σ的關(guān)系:根據(jù)電阻率ρ和電導率σ的大小，判定材料導電性能好壞，并進行分類。導體：ρ<10-5Ωm半導體：10-3<ρ<109Ωm絕緣體：ρ>109Ωm造成材料導電性差異的主要原因:能帶結(jié)構(gòu)及其被電子填充的性質(zhì)有關(guān)。2晶體的能帶
2、晶體的能帶分為：價帶、禁帶和導帶。晶體的導電性是其能帶分布的反映。其價帶是否被填滿，是否存在禁帶，以及禁帶寬度的大小等因素決定其導電性能。2.1導體和非導體的區(qū)別價帶導帶金屬導體的能帶分布特點:無禁帶第一種：價帶和導帶重疊。第二種：價帶未被價電子填滿，價帶本身就是導帶。價帶（導帶）這兩種情況下的價電子就是自由電子，所以金屬即使在溫度較低的情況下仍有大量的自由電子，具有很強的導電能力。半導體和絕緣體的能帶分布情況:在絕對零度時，滿價帶和空導帶，基本無導電能力。非導體的能帶分布特點:有禁帶2.2半導體
3、和絕緣體的區(qū)別禁帶寬度的大小。半導體：禁帶寬度小。絕緣體：禁帶寬度大。價帶導帶價帶導帶禁帶ΔE禁帶ΔE金剛石ΔE=6eV硅ΔE=1.1eV絕緣體半導體半導體:禁帶寬度小。在室溫下，一部分價電子能獲得大于禁帶寬度的能量ΔE，躍遷到導帶中去，成為自由電子，同時在價帶中形成空穴，這樣就使半導體具有一些導電能力。絕緣體:禁帶寬度大。在室溫下，幾乎沒有價電子能躍遷到導帶中去，故基本無自由電子和空穴，所以絕緣體幾乎沒有導電能力。金屬導電的機制：3金屬、合金的導電性在外電場的作用下，自由電子以波動的形式在晶體點
4、陣中定向傳播。在外電場的作用下，自由電子在導體中定向移動。經(jīng)典理論量子理論3.1金屬導電的機制與馬基申定律根據(jù)量子電子論和能帶理論得出電導率計算公式：e電子的電荷量，n*單位體積內(nèi)的有效電子數(shù)，m*電子的有效質(zhì)量，τ電子兩次相鄰散射的時間間隔。令：（散射系數(shù)）其中：則電阻率為：電阻的本質(zhì)電子波在晶體點陣中傳播時，受到散射，從而產(chǎn)生阻礙作用，降低了導電性。電子波在絕對零度下，通過一個理想點陣時，將不會受到散射，無阻礙傳播，電阻率為0。電阻產(chǎn)生的機制（3）晶體點陣的完整性被破壞（存在雜質(zhì)原子、晶體缺陷
5、等），對電子波產(chǎn)生散射。（1）晶體點陣離子的熱振動（聲子），對電子波產(chǎn)生散射。（2）晶體點陣電子的熱振動，對電子波產(chǎn)生散射。原因（1）、（2）產(chǎn)生，0K時為0。電阻基本電阻：殘余電阻：原因（3）產(chǎn)生，0K時的電阻。馬基申定律金屬固溶體電阻率：基本電阻率ρ(T)：由熱運動引起，與溫度有關(guān)。殘余電阻率ρC：決定于化學缺陷和物理缺陷，與溫度無關(guān)。3.2影響金屬導電性的原因1.溫度對金屬電阻的影響（1）一般規(guī)律其大小決定于晶體缺陷的類型和數(shù)量。0K時：極低溫時：電子散射占主要地位，聲子散射很弱，基本電阻與
6、溫度的平方成正比。(T≤2K)隨著溫度的升高，聲子散射散射作用逐漸增強，并占據(jù)主導地位。根據(jù)德拜理論，原子熱振動存在兩個規(guī)律性區(qū)域，區(qū)分區(qū)域的溫度被稱為德拜溫度θD。時：時：純金屬的電阻溫度系數(shù)大多近似為，過渡族金屬特別是磁性金屬較大，如鐵的值為（2）過渡族金屬和多晶型轉(zhuǎn)變在過渡族金屬中電阻與溫度的關(guān)系復雜，Mott認為這是由于過渡族金屬中存在著不同的載體。傳導電子有可能從s-殼層向d-殼層過渡，對電阻帶來明顯影響。另外，在時，s態(tài)電子在d態(tài)電子上的散射將變得很可觀。因此，金屬室溫以上的線性關(guān)系被
7、破壞。過渡族金屬金屬多晶型轉(zhuǎn)變多晶型金屬的不同結(jié)構(gòu)具有不同的物理性質(zhì)，電阻溫度系數(shù)也不同，電阻率隨溫度變化將發(fā)生突變。（3）鐵磁金屬的電阻-溫度關(guān)系反常鐵磁材料隨溫度的變化，在一定溫度下發(fā)生鐵磁-順磁的磁相轉(zhuǎn)變，從而導致電阻-溫度關(guān)系反常。2.受力情況對金屬電阻的影響（1）拉力的影響（2）壓力的影響在彈性限度內(nèi)，單向拉伸或扭轉(zhuǎn)應力能提高金屬的電阻率。ρ0為無負荷電阻率，αγ應力系數(shù)，σ為拉應力。對于大多數(shù)金屬，壓力能降低金屬的電阻率。3.冷加工對金屬電阻的影響冷加工的形變使金屬的電阻率提高。4.晶
8、格缺陷對金屬電阻的影響晶格缺陷使金屬的電阻率提高。5.熱處理對金屬電阻的影響冷加工后，再退火，可使電阻降低。當退火溫度接近于再結(jié)晶溫度時，可降低到冷加工前的水平。但當退火溫度高于再結(jié)晶溫度時，電阻反而增大。新晶粒的晶界阻礙了電子的運動。淬火能夠固定金屬在高溫時的空位濃度，而產(chǎn)生殘余電阻。淬火溫度越高，殘余電阻越大。6.幾何尺寸效應對金屬電阻的影響當試樣的尺寸與導電電子的平均自由程在同一數(shù)量級時，電子在表面發(fā)生散射，產(chǎn)生附加電阻。7.電阻率的各向異性一般立方晶系的單晶體電阻表現(xiàn)為各向
