《材料物理性能电学》PPT课件

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1、三、温度对半导体电阻的影响散射机制：点阵振动的声子散射和电离杂质散射。声子散射：由于点阵振动使原子间距发生变化而偏离理想周期排列，引起禁带宽度的空间起伏，从而使载流子的势能随空间变化，导致载流子的散射。温度越高振动越激烈，对载流子的散射越强，迁移率下降。电离杂质对载流子的散射是由于随温度升高载流子热运动速度加大，电离杂质的散射作用也就相应减弱，导致迁移率增加。Tlog低温区饱和区本征区在低温区，施主杂质并未全部电离。随着温度的升高，电离施主增多使导带电子浓度增加。与此同时，在该温度区内点阵振动尚较微弱，散射的主要机制为杂质电离，因而载流

2、子的迁移率随温度的上升而增加，使电阻率下降。当升高到一定温度后杂质全部电离，称为饱和区。由于本征激发尚未开始，载流子浓度基本上保持恒定。这时点阵振动的声子散射已起主要作用而使迁移率下降，因而导致电阻率随温度的升高而增高。温度进一步升高，进入本征区，由于本征激发，载流子随温度而显著增加的作用已远远超过声子散射的作用，故又使电阻率重新下降。n型半导体电阻率绝缘体的电学性能绝缘体：一种可以阻止热(热绝缘体）或电荷（电绝缘体）流动的物质。电阻率大于1010m。特性：在外电场作用下绝缘体内部电场不为零，正负电荷分布的中心分离，从而产生电偶极矩，即

3、发生了电极化，即电介质表面产生感应电荷(束缚电荷)电介质：在电场作用下，能建立极化的一切物质。利用电介质的“介电”特性建立电场，可以贮存电能(如电容器中)。、电介质：在电场作用下，能建立极化的一切物质。绝缘涂料是电介质中的一种。9、在外电场下，电介质表面产生感应电荷(束缚电荷)，称为电介质的极化。10、极化的基本形式：位移极化、松弛极化、转向极化、空间电荷极化，自发极化。11、介电常数：ε—介电常数，表征电介质的极化性能。ε0-真空时介电常数，又称绝对介电常数。其值为8.854187817×10-12法/米。εr-相对介电常数，无量纲，通

4、常简称为介电常数。气体的介电常数基本略大于1，液体的介电常数一般在1.8～2.8，非极性固体介电常数一般在2.0～2.5，极性固体本文来自中洁网，如转载请注明出处并添加网站链接http://www.jieju.cn/，违者必究。详细出处参考：http://www.jieju.cn/News/20120907/Detail232581.htm评价绝缘材料的主要电学性能指标：(1)介电常数，(2)耐电强度，(3)损耗因数，(4)体电阻率和表面电阻率其中前三项属介电性，后者属于导电性。电介质的介电常数平板电容器的电量Q与两侧的电压U和电容量C成

5、正比。Q=CU当极板间为真空时，平板电容器的电容量Co与平板的面积S、板间距离d的关系为:式中，Co、0分别为真空下的电容和介电常数，0=8.85×10-2F·m。C0=0S/d比例常数称为静态介电常数，代表了极板间电介质的性能。带有电介质的电容C与无电介质(真空)的电容Co之比称为电介质的相对介电常数r，即r=C/C0=/0当极板间存在电介质时，则C=S/d放入电介质的电容器的电荷量Q和电容C增大的原因就是由于介质的极化作用。越大，极化能力越强。从电介质中存储能量的角度来看，电容器存储的能量W为U为极板间电压，E为

6、电场强度（=U/d)，V(=sd)为电容器的体积。介电常数可理解为在单位电场强度下，单位体积中所存储的能量。W=1/2CU2=1/2S/dU2=1/2S/d(Ed)2=1/2VE2因此,=2W/VE2把电介质引入真空电容器，引起极板上电荷量增加，电容增大，这是由于在电场作用下，电介质中的电荷发生了再分布，靠近极板的介质表面上将产生表面束缚电荷，结果使介质出现宏观的偶极，这一现象称为电介质的极化电介质的四大基本常数电介常数是指以电极化的方式传递、存储或记录电的作用电导是电介质在电场作用下存在泄漏电流介电损耗是电介质在电场作用下存在

7、电能的损耗击穿是在强电场下可能导致电介质的破坏极化的概念在外电场的作用下，介电内质点（离子、原子、分子）或不同区域的正负电荷重心发生分离，形成内部电偶极距（偶极子）的过程介电性的本质:在外电场的作用下电介质发生极化电偶极距粒子极化率极化强度定义：介质的极化强度P等于束缚电荷的面密度，而电容器两个极板电荷的差值（Q-Q0），相当于电介质极化的束缚电荷数。故电极化强度P=(Q-Qo)/S=(r-1)QO/S而Q0/S为无电介质的真空电容器电荷密度，且有QO/S=0E由此可得P=0(r-1)E。可见，电介质的极化强度P不但随外电场强度E

8、升高而增加，且取决于材料的相对介电系数r。令电容器板的电荷面密度为D，称为电位移则D=Q/S=CU/S=(S/d)U/S=E=orE=orE-oE+oE=P+oE令电容器板