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1、導電材料一、導電材料簡介導電材料是指那些具有導電特性的物質,包括電阻材料、電熱與電光材料、導電與超導材料、半導體材料介電材料、離子導體和導電高分子材料等。本PPT首先介紹固體導電的基本理論，其次介紹一些新型電阻材料、導電與超導材料半導體材料和非金屬導電材料的導電機理、性能及應用。經典自由電子論量子自由電子論能帶理論二、導電材料的導電機理（1）經典自由電子論特魯德(P.Drude)-洛倫茲(H.A.Lorentz)的經典電子論認為:金屬是由原子構成的點陣,每個原子的價電子是完全自由的,可以在整個金屬中自由運動;完全
2、自由的價電子遵守經典力學理論特別是氣體分子的運動規(guī)律;它們通常沿所有方向運動，但在電場作用下,將逆電場方向運動,使金屬產生電流.自由電子論非常成功地導出了歐姆定律,并推導出金屬的電導率ρ和電阻率σ的關系為自由電子論能夠成功解釋歐姆定律，證明在一定溫度下各種金屬的熱導率與電導率的比值為一常數。然而,經典電子論并不能解釋--些低價金屬的導電性比高價金屬的導電性好的現象。（2）量子自由電子論量子自由電子理論用量子力學觀點研究在金屬的大量原子集合體中的價電子分布問題。量子自由電子理論的基本觀點是:金屬離子所形成的勢場各處
3、都是均勻的;價電子是共有化的,它們不束縛于某個原子上，可以在整個金屬內自由地運動,電子之間沒有相互作用;電子運動服從量子力學原理。微觀粒子的某些物理量不能連續(xù)變化，而只能取某些最小的單位跳躍,而不是連續(xù)的,這個最小單位跳躍稱為該物理量的一個量子。電子運動的能量變化是不連續(xù)的，是以量子為單位進行變化的,這就是量子自由電子理論的-一個基本觀點。（3）能帶理論求解晶體中電子的容許能態(tài)的能帶模型稱為能帶理論(EnergyBandTheory),能帶理論是討論晶體(包括金屬、絕緣體和半導體的晶體)中電子的狀態(tài)及其運動的一種
4、重要的近似理論。兩個能帶之間間隔的能量范圍稱為禁帶或能隙。根據禁帶寬度的大小，確定出材料的導電性能的差別而定義出導體、半導體和絕緣體。但能帶理論還是沒有解釋晶體產生電阻且電阻率是溫度的函數的內在原因。三、導電材料的分類通常,人們只是簡單地根據固體在室溫下所具有的不同電阻率或電導率,把導電功能材料分為導體、半導體和絕緣體。其中，導體的電導率σ=106~108s/m,具有良好的導電性能;絕緣體的電導率σ=10-20~10S/m,導電性能極差;而導電性介于上述兩者之間的半導體，則其電導率σ=10-9~10S/m。如果按
5、材料的綜合性質、功能與作用則可把導電材料細分為金屬導電材料、電阻材料半導體材料、超導材料、非金屬導電材料、高分子導電材料介電與絕緣材料等。四、金屬導電材料所謂金屬導電材料,是指用以傳送電流而無或只有很小電能損失的材料，包括電力工業(yè)用的電線、電纜等強電用的導電引線材料和電子工業(yè)中傳送弱電流的導體布線材料、導電涂料、導電黏結劑及透明導電材料。（1）金屬導體金屬導電引線材料具有高的導電性、足夠的機械強度、不易氧化、不易腐蝕易加工和可焊接等特性,它們以銅、鋁及其合金為主,重視材料的阻抗損失。銅導電材料當銅料純度為99.9
6、7%~99.98%,含少量金屬雜質和氧,電導率為98%~99%。銅中含有雜質將降低電導率,為此,人們研制出性能穩(wěn)定、抗腐蝕、延展性好、抗疲勞的高導無氧銅0FHCC，它可拉成很細的絲,適用于海底同軸電纜的外部軟線、太陽能電池、高溫抗氧化電極等。導電布材料電子工業(yè)用的導電布線材料具有膜電阻小(導電性好)、附著力強、可焊性和抗焊熔性好等優(yōu)點。它們都是Au、Ag、Cu、Al等電導率高的材料,有時也使用金屬粉和石墨粉與非金屬材料混合的復合導電材料,其電阻率通常比強電用材料的電阻率高得多，并有厚膜和薄膜之分。薄膜導體布線材料
7、具有導電性好、附著力強、化學穩(wěn)定性高、可焊性和耐焊性均好、成本低等特點。薄膜導體布線材料大體上可分為單元膜和復合膜兩大類。導電復合膜復合膜是目前國內應用最廣的薄膜導體，它是用不同金屬膜所構成的多層薄膜導體,如Cr-Au膜、Ti-Pd-Au膜、Ti-Cu-Ni-Au膜等。復合薄膜導體的結構--般包括底層和頂層兩部分。底層又稱為黏附層,主要作用是使頂層導體膜牢固地附著在基片上,它是易氧化的金屬,以便與基片中的氧形成結合牢固的共價鍵。頂層則由導電性好、可焊性好和化學穩(wěn)定性高的金屬薄膜構成,主要起導電和焊接作用。（一）快
8、離子導電陶瓷材料①銀、銅的鹵族和硫族化合物,金屬原子在化合物中鍵合位置相對隨意;②具有β-Al2O3結構的高遷移率單價陽離子氧化物;③具有氟化鈣(CaF2)結構的高濃度缺陷的氧化物,如CaO·ZrO2、Y203·ZrO2,它們擁有的可遷移離子有H+、H30+、NH4+、Li+、Na+、K+、Rb+、Cu+、Ag+、Ga+、T等陽離子和02-、F-等陰離子。五、導電陶瓷材料
