电子材料复习重点精简.docx

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电子材料复习重点精简

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　　第一章绪论

　　电子材料定义：

电子材料是指在电子技术和微电子技术中使用的材料。

　　电子材料的分类：

　　①按化学组成：

金属、无机非金属、有机②按物质状态：

单晶、多晶、非晶等③按物理性能：

绝缘、导电、超导等④按功能原理：

铁电、压电、热电等

　　⑤按用途：

导电、半导体、磁性、结构等。

　　第二章电介质理论基础

　　电介质的极化：

在外电场作用下电介质内部感生偶极矩的现象。

　　克劳修斯-莫索缔方程：

iPlim极化强度：

单位体积内感生偶极矩的矢量和：

V0Vi若介质中的电场均匀，则有：

P若单位体积中有n0个极化粒子，极化粒子偶极矩的均值为μ，则有：

n0P　　对于线性极化，μ与电场强度成正比，有：

Ee综合上述式子可以得到：

Pn0Ee

　　根据极化强度定义：

　　）Q0C0UQdQ0Ud0ESVE对于气体、非极性电介质及结构高度对称或完全无序的介质有：

e整理后，可得克劳修斯-莫索缔方程：

r1

　　频率较低时极化损耗为0的论证：

　　n0Eer1电介质极化宏观参数与微观参数的关系：

　　0Er23Er2n030　　考虑一介质构成的平板电容器，加上一个正弦交变电场：

EE0COSt。

　　当电场频率很低时，介质中各种类型的极化都能跟得上电场的变化。

因此介

　　质内的电场位移D与电场E没有相位差，即：

DD0COSt。

　　dDD0sintD0cos（t）dt2　　它超前电场强度π/2，即充电电流超前电压π/2，此可得单位时间内每

　　对D求导，得介质的位移电流密度：

j单位体积中所损耗的能量为：

W22/0jEdt。

将位移电流密度代入上式得：

　　2/2W-D0E0sintcostdt0

　　02电介质电导类型：

1.电子/空穴电导2.离子/空格点电导3.电泳电导。

　　固体介质导电电子的：

　　①本征激发：

在常温下，因热起伏使介质中满带的电子激发到导带上，参与导电，于电介质的禁带宽度较大，这种电子数量较少。

　　②杂质电离：

处于杂质能级激发态上的电子被激发进入导带，成为导电电子；此杂志能级上的电子一般外来杂质引入或基质材料的化学计量比发生偏离而提供，它的数量比本证激发多。

　　③注入电子：

在强电场作用下，直接从阴极发射出的自电子注入电介质中，故在强电场作用下，它是一个不容忽视的因素。

　　气体的J-E特性曲线，与液体区别

　　气体的J-E特性曲线　　液体的J-E特性曲线

　　与气体电介质相比最大的区别：

在中等场强区没有明显的电流饱和现象：

液体密度大，离子迁移率小；离子相遇机会多，复合的几率大。

　　电泳电导：

当对液体介质施加电场时，胶粒沿着电场方向漂移而形成电流，称为电泳电导。

　　针-板电极的气体击穿能力：

当针尖为正极时更易击穿；针尖为负极时击穿电压高于前者。

　　固体介质击穿的类型：

1.电击穿；2.热击穿；3.局部放电击穿；4.树枝化击穿。

　　粘度常用表示方法：

动力粘度、运动粘度、相对粘度。

　　第三章无机介电材料

　　为什么电子陶瓷多选用氧化物作为主晶相：

　　电子陶瓷大都选用氧化物作主晶相。

这是因为氧化物晶体具有优良的介电性能，其机械强度、热稳定性和化学稳定性都比较高。

此外，于氧化物晶体中的金属离子一般具有很大的可置换型，因此常可通过在陶瓷中加入各种添加剂的方法，以不同类型、不同大小、不同电价的异质离子置换氧化物中的金属离子，从而将陶瓷的主晶相转变成各种类型的固溶体。

这样就可以在一定范围内控制电子陶瓷的各种性质，使其符合各种应用的要求。

　　钛酸钡陶瓷的改性分类

　　①置换改性：

利用添加物大量地溶解于钛酸钡中与相应离子进行置换形成钛酸钡基固溶体，从而使陶瓷性能得到改善的方法。

只有电价相同、离子半径和极化性能相近的离子才能进行大量置换。

　　②掺杂改性：

又称取代改性，取代与被取代离子性能相差较大。

　　③移峰和压峰改性：

通过改性移动介电常数峰值的温度或对居里峰进行压抑。

　　玻璃的组成成分及其作用

　　1）主要原料：

网络形成体、网络外体和网络中间体三类氧化物；2）添加物：

　　澄清剂：

形成大量气体带走玻璃液中的气泡；加速剂：

降低熔化温度、加速澄清和熔制过程；脱色剂：

清除杂质带来的各种颜色；着色剂：

使玻璃具有一定的颜色。

　　气体绝缘介质对气体的基本要求

（1）介电性能好、抗电强度高、击穿后能自行恢复

（2）较高的稳定性

　　（3）不燃、无毒、不老化

　　（4）导热良好、热容量大、流动性好（5）易制取、价格低

　　第四章压电与铁电材料

　　铁电、压电、热释电的范围

　　电介质晶体＞压电晶体＞热释电晶体＞铁电晶体

　　电致伸缩与逆压电效应的区别

　　与外电场的关系：

逆压电效应产生的形变是与外加电场成线性关系的，并且

　　当电场反向时形变也改变方向。

　　出现的范围：

逆压电效应仅在无对称中心的压电晶体中才具有，但电致伸缩效应则存在于所有电介质之中。

　　石英晶体的坐标轴

　　Z轴为光轴，光线沿Z轴通过石英不发生双折射；

　　X轴为电轴，沿着X轴施加机械应力时，在晶体的X面上能引起最强的束缚电荷。

　　Y轴为机械轴，晶体的原子沿Y轴方向位移最容易。

　　与压电单晶相比，压电陶瓷的优点

　　制造容易，可做成各种形状；可任意选择极化轴方向；易于获得多种性能的瓷料；成本低，易于生产。

　　什么是PZT压电陶瓷？

　　锆钛酸铅陶瓷，利用锆酸铅和钛酸铅形成固溶体，出现两种相共存的结构。

　　第五章半导体材料

　　半导体材料在导电性能上的特点

　　电导率对材料纯度的依赖性极为敏感；电阻率受外界条件的影响很大。

　　杂质半导体中施主能级的位置

　　施主能级位于导带底附近，受主能级位于满带顶附近，他们都位于禁带之中。

　　载流子运动的动力

　　载流子的漂移动力是外加电场；载流子的扩散运动，扩散的动力是浓度梯度。

　　半导体中载流子的漂移

　　载流子的漂移；漂移电流主要多子漂移形成散射的主要形式：

晶格散射；电离杂质散射

　　于散射和其他作用的存在，载流子在漂移过程中的质量需要进行修正，即有效质量。

　　P-N结的正偏与反偏

　　当P-N结的P区相对于N区加以正向电压，此时P-N结称之为正偏结，反之称之为反偏。

　　半导体的基本效应

　　.半导体的热电效应：

　　1.塞贝克效应、2.珀尔帖效应、3.汤姆逊效应。

.半导体的光电效应：

　　1.光电发射效应、2.光电导效应、3.光生伏特效应。

.半导体的电磁效应：

1.霍尔效应、2.磁阻效应。

　　陶瓷的半导化原理

　　化学计量比偏离

　　控制陶瓷材料的烧制过程，使材料内部出现空格点或填隙原子，即形成固有原子缺陷。

此时材料的化学式会发生变化，如MO变为MO1+x或MO1-x。

于氧过剩会导致出现受主能级；于氧不足会导致出现施主能级。

　　杂质缺陷

　　当氧化物晶体中溶入另一种杂质，取代原有离子的晶格位置。

即高价金属杂质替位在材料禁带中提供施主能级，形成N型半导体，反之形成P型半导体。

　　气敏半导瓷的特性

　　当被测气体与其接触后，其电阻值发生明显的变化，这种以陶瓷制成的气敏元件灵敏度很高，往往只要气氛中不到千分之一的待测气体，就可以使元件的电阻值产生足够大的变化。

当氧化性气体吸附于N型半导体或还原性气体吸附于P型半导体陶瓷材料都会使载流子数目减少，而表现材料电阻值增加的特性；相反，当氧化性气体吸附于P型半导体或还原性气体吸附于N型半导体陶瓷气敏材料都会使载流子数目增加而表现出材料电阻值减少的特性。

　　第六章导电材料

　　导电材料的分类

　　第一类导体：

以电子作为导电机构，如金属、合金等；

　　第二类导体：

以离子作为导电机构，如酸、碱和盐的水溶液。

　　什么叫康铜电阻合金？

　　康铜合金又称“锰白铜”，是一种比锰铜合金使用更早的电阻合金，其比重为。

　　以康铜合金制成的康铜线的优点：

电阻温度系数低，具有良好的抗氧化能力和良好的机械性能，耐热性好，可在较宽温度范围内使用。

缺点是对铜的热电势高，不适于做直流标准电阻器和测量仪器的分流器。

　　焊料的功能

　　在焊接过程中，焊料与被焊金属表面反应，通过湿润和扩散形成合金，依靠这种合金来接合被焊金属，于焊料的熔点比被焊金属低，因而能叫容易地与被焊金属构成一体。

　　焊剂的作用

　　焊剂可净化焊料和被焊金属表面，并防止空气对它们进行再氧化。

另外，焊剂可降低焊料和金属表面的张力，增加流动性，有助于润湿，加速焊接、提高焊接质量。

　　第七章磁性材料

　　物质磁性的

　　物质磁性的分为电子磁矩和原子核磁矩；原子核磁矩约为电子磁矩的1/20XX；电子磁矩是物质磁性的主要。

　　电子磁矩:

于电子运动所产生的磁矩,电子轨道磁矩和电子自旋磁矩组成。

　　原子结构与磁性的关系

　　物质的磁性电子的自旋和轨道运动；

　　原子内电子轨道具有未填满的电子是物质具有磁性的必要条件；电子的“交换作用”是物质具有磁性的重要条件。

　　磁损耗的类型

　　涡流损耗：

在铁心的截面上产生循环的感应电流，消耗电能。

　　磁滞损耗：

为克服磁化过程中存在的不可逆畴壁位移而消耗的能量。

剩余损耗

　　什么是铁氧体？

　　铁氧体是三氧化二铁和其他氧化物制备的非金属磁性材料，又称磁性瓷；铁氧体电阻率高、涡流损耗小、介质损耗小，广泛用于高频和微波领域；铁氧体内部有很强的自发磁化。

　　第八章其他电子材料

　　什么是BCS理论？

　　超导理论-BCS理论：

巴丁、库柏和斯里弗三人在量子理论的基础上提出。

基本内容：

电子晶格相互作用，在常温下形成导体的电阻，但电子在超低温下以电子对的形式进行集体运动，在一定空间范围内的所有电子对在动量上彼此关联成为有序的集体。

　　什么是钉扎作用？

　　钉扎作用：

晶体缺陷阻碍磁力线运动的作用。

　　液晶显示的优缺点

　　优点：

液晶显示所需的电压低、功率小且制造工艺简单、成本低廉。

缺点：

响应时间长，低温性能差，对比度小，工作寿命短。

　　光纤的结构与种类

　　光纤一般折射率较大的纤芯、折射率较小的包层和保护外套组成。

按照成分分类：

石英光纤、多组分光纤、液芯光纤、塑料光纤；按照光纤横截面上折射率分布分类：

阶跃型光纤和梯度型光纤；按照光纤的传输模式分类：

多模光纤和单模光纤。

　　第七章磁性材料

　　物质磁性的

　　物质磁性的分为电子磁矩和原子核磁矩；原子核磁矩约为电子磁矩的1/20XX；电子磁矩是物质磁性的主要。

　　电子磁矩:

于电子运动所产生的磁矩,电子轨道磁矩和电子自旋磁矩组成。

　　原子结构与磁性的关系

　　物质的磁性电子的自旋和轨道运动；

　　原子内电子轨道具有未填满的电子是物质具有磁性的必要条件；电子的“交换作用”是物质具有磁性的重要条件。

　　磁损耗的类型

　　涡流损耗：

在铁心的截面上产生循环的感应电流，消耗电能。

　　磁滞损耗：

为克服磁化过程中存在的不可逆畴壁位移而消耗的能量。

剩余损耗

　　什么是铁氧体？

　　铁氧体是三氧化二铁和其他氧化物制备的非金属磁性材料，又称磁性瓷；铁氧体电阻率高、涡流损耗小、介质损耗小，广泛用于高频和微波领域；铁氧体内部有很强的自发磁化。

　　第八章其他电子材料

　　什么是BCS理论？

　　超导理论-BCS理论：

巴丁、库柏和斯里弗三人在量子理论的基础上提出。

基本内容：

电子晶格相互作用，在常温下形成导体的电阻，但电子在超低温下以电子对的形式进行集体运动，在一定空间范围内的所有电子对在动量上彼此关联成为有序的集体。

　　什么是钉扎作用？

　　钉扎作用：

晶体缺陷阻碍磁力线运动的作用。

　　液晶显示的优缺点

　　优点：

液晶显示所需的电压低、功率小且制造工艺简单、成本低廉。

缺点：

响应时间长，低温性能差，对比度小，工作寿命短。

　　光纤的结构与种类

　　光纤一般折射率较大的纤芯、折射率较小的包层和保护外套组成。

按照成分分类：

石英光纤、多组分光纤、液芯光纤、塑料光纤；按照光纤横截面上折射率分布分类：

阶跃型光纤和梯度型光纤；按照光纤的传输模式分类：

多模光纤和单模光纤。