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chriselee銅蟲 (初入文壇)
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第一章 緒論 電子材料：是指在電子技術(shù)和微電子技術(shù)中使用的材料，包括介電材料、半導(dǎo)體材料、壓電與鐵電材料、導(dǎo)電金屬及其合金材料、磁性材料、光電子材料以及其他相關(guān)材料 新技術(shù)革命的四大支柱：材料、信息、能源、生物。 電子材料的地位：是電子技術(shù)進(jìn)步的原動力，表現(xiàn)在兩個方面1.電子產(chǎn)品的性能直接依賴于電子材料的特性2.新型電子材料的開發(fā)促進(jìn)新型電子元器件的發(fā)展. 電子材料的分類： 按化學(xué)組成：金屬、無機(jī)非金屬、有機(jī) 按物質(zhì)狀態(tài)：單晶、多晶、非晶等 按物理性能：絕緣、導(dǎo)電、超導(dǎo)等 按功能原理：鐵電、壓電、熱電等 按用途：導(dǎo)電、半導(dǎo)體、磁性、結(jié)構(gòu)等 第二章 電介質(zhì)理論基礎(chǔ) 電介質(zhì)極化的定義：在外電場作用下電介質(zhì)內(nèi)部感生偶極矩的現(xiàn)象. 電介質(zhì)極化的基本類型：按作用質(zhì)點的性質(zhì)分類 電子極化 離子極化(離子位移極化、熱離子極化) 偶極子轉(zhuǎn)向極化、自發(fā)式極化 空間電荷極化 頻率較低時極化損耗為0的論證: 當(dāng)電場頻率很低時，極化跟得上電場變化，D與E沒有相位差 D=D0COS(wt) 對D求導(dǎo)，得介質(zhì)的位移電流密度： EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT 它超前電場強(qiáng)度π/2，即充電電流超前電壓π/2，由此可得單位時間內(nèi)每單位體積中所損耗的能量為： EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT 將位移電流密度代入上式得： EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT 即頻率較低時極化損耗為0 電介質(zhì)電導(dǎo)的類型：1.電子/空穴電導(dǎo)2.離子/空格點電導(dǎo)3.電泳電導(dǎo) 自持放電形成的條件：陰極上釋放出二次電子數(shù)大于初始發(fā)射電子數(shù)目 固體介質(zhì)導(dǎo)電電子的來源： 本征激發(fā)：在常溫下，因熱起伏使介質(zhì)中滿帶的電子激發(fā)到導(dǎo)帶上，參與導(dǎo)電，由于電介質(zhì)的禁帶寬度較大，這種電子數(shù)量較少。 雜質(zhì)電離：處于雜質(zhì)能級激發(fā)態(tài)上的電子被激發(fā)進(jìn)入導(dǎo)帶，成為導(dǎo)電電子；此雜志能級上的電子一般由外來雜質(zhì)引入或基質(zhì)材料的化學(xué)計量比發(fā)生偏離而提供，它的數(shù)量比本證激發(fā)多。 注入電子：在強(qiáng)電場作用下，直接從陰極發(fā)射出的自由電子注入電介質(zhì)中，故在強(qiáng)電場作用下，它是一個不容忽視的因素。 液態(tài)電介質(zhì)中氣泡的來源：陰極強(qiáng)場發(fā)射的電子由電流加熱液體，使其分解產(chǎn)生氣體；電子碰撞液體分子，使分子分解產(chǎn)生氣體；電極表面電場集中地部位產(chǎn)生電源放電，引起液體氣化；電極表面吸附氣體或存在氣泡。 電泳電導(dǎo)：當(dāng)對液體介質(zhì)施加電場時，膠粒沿著電場方向漂移而形成電流，稱為電泳電導(dǎo)。 針-板電極的氣體擊穿能力：當(dāng)針尖為正極時更易擊穿；針尖為負(fù)極時擊穿電壓高于前者。 固體介質(zhì)擊穿的類型：1.電擊穿；2.熱擊穿；3.局部放電擊穿；4.樹枝化擊穿。 粘度常用表示方法：動力粘度、運動粘度、相對粘度。 第三章 無機(jī)介電材料 為什么電子陶瓷多選用氧化物作為主晶相： 電子陶瓷大都選用氧化物作主晶相。這是因為氧化物晶體具有優(yōu)良的介電性能，其機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性都比較高。此外，由于氧化物晶體中的金屬離子一般具有很大的可置換型，因此�？赏ㄟ^在陶瓷中加入各種添加劑的方法，以不同類型、不同大小、不同電價的異質(zhì)離子置換氧化物中的金屬離子，從而將陶瓷的主晶相轉(zhuǎn)變成各種類型的固溶體。這樣就可以在一定范圍內(nèi)控制電子陶瓷的各種性質(zhì)，使其符合各種應(yīng)用的要求 滑石瓷老化的解決方案：提高玻璃相的含量；控制晶粒的大��；嚴(yán)防游離石英的混入 鈦酸鋇陶瓷的改性分類 置換改性：利用添加物大量地溶解于鈦酸鋇中與相應(yīng)離子進(jìn)行置換形成鈦酸鋇基固溶體，從而使陶瓷性能得到改善的方法。只有電價相同、離子半徑和極化性能相近的離子才能進(jìn)行大量置換。 摻雜改性：又稱取代改性，取代與被取代離子性能相差較大。 移峰和壓峰改性：通過改性移動介電常數(shù)峰值的溫度（居里溫度）或?qū)永锓暹M(jìn)行壓抑。 玻璃的通性：1.各向同性 2.介穩(wěn)性 3.性質(zhì)的連續(xù)性 玻璃的組成成分及其作用 主要原料：網(wǎng)絡(luò)形成體、網(wǎng)絡(luò)外體和網(wǎng)絡(luò)中間體三類氧化物； 添加物： 1.澄清劑：形成大量氣體帶走玻璃液中的氣泡； 2.加速劑：降低熔化溫度、加速澄清和熔制過程； 3.脫色劑：清除雜質(zhì)帶來的各種顏色； 4.著色劑：使玻璃具有一定的顏色。 玻璃中的中和效應(yīng)與壓抑效應(yīng)： 中和效應(yīng)：當(dāng)玻璃中存在兩種堿金屬離子時，當(dāng)兩種離子達(dá)到一定配比時，介電損耗和電導(dǎo)會出現(xiàn)最低值。 機(jī)理：大小離子形成的網(wǎng)隙不能相互貫穿。 壓抑效應(yīng)：在含堿的玻璃中引入二價金屬離子時，可以改善玻璃的電性能。 機(jī)理：二價金屬離子進(jìn)入堿金屬網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，阻礙堿金屬離子的遷移。 氣體絕緣介質(zhì)對氣體的基本要求 介電性能好、抗電強(qiáng)度高、擊穿后能自行恢復(fù) 較高的穩(wěn)定性 不燃、無毒、不老化 導(dǎo)熱良好、熱容量大、流動性好 易制取、價格低 第四章 壓電材料 壓電、鐵電、熱釋電的定義及其范圍： 壓電：由于機(jī)械力的作用而激起的晶體表面荷電現(xiàn)象，稱為壓電效應(yīng) 鐵電：晶體的自發(fā)極化強(qiáng)度會因外電場反向而反向的性質(zhì) 熱釋電：改變晶體所處的溫度環(huán)境，在晶體表面出現(xiàn)的荷電現(xiàn)象，稱為熱釋電效應(yīng) 范圍：電介質(zhì)晶體＞壓電晶體＞熱釋電晶體＞鐵電晶體 電致伸縮與逆壓電效應(yīng)的區(qū)別： 與外電場的關(guān)系：逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生的形變是與外加電場成線性關(guān)系的，并且當(dāng)電場反向時形變也改變方向。 變化量的關(guān)系：電致伸縮產(chǎn)生的形變與外電場的平方成正比，是一個二次方效應(yīng)， 出現(xiàn)的范圍：逆壓電效應(yīng)僅在無對稱中心的壓電晶體中才具有，但電致伸縮效應(yīng)則存在于所有電介質(zhì)之中 石英晶體的坐標(biāo)軸： Z軸為光軸，光線沿Z軸通過石英不發(fā)生雙折射； X軸為電軸，沿著X軸施加機(jī)械應(yīng)力時，在晶體的X面上能引起最強(qiáng)的束縛電荷。 Y軸為機(jī)械軸，晶體的原子沿Y軸方向位移最容易。 與壓電單晶相比，壓電陶瓷的優(yōu)點： 制造容易，可做成各種形狀；可任意選擇極化軸方向；易于獲得多種性能的瓷料；成本低，易于生產(chǎn)。 什么是PZT壓電陶瓷？ 鋯鈦酸鉛陶瓷，利用鋯酸鉛和鈦酸鉛形成固溶體，出現(xiàn)兩種相共存的結(jié)構(gòu)。 第五章 半導(dǎo)體材料 半導(dǎo)體材料在導(dǎo)電性能上的特點： 電導(dǎo)率對材料純度的依賴性極為敏感；電阻率受外界條件的影響很大。 載流子運動的動力： 載流子的漂移動力是外加電場；載流子的擴(kuò)散運動，擴(kuò)散的動力是濃度梯度。 PN結(jié)及形成： 一塊單晶半導(dǎo)體中 ，P 型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的交界面附近的過渡區(qū)稱為PN結(jié)（P型半導(dǎo)體：由單晶硅通過特殊工藝摻入少量的三價元素組成，會在半導(dǎo)體內(nèi)部形成帶正電的空穴；N型半導(dǎo)體：由單晶硅通過特殊工藝摻入少量的五價元素組成，會在半導(dǎo)體內(nèi)部形成帶負(fù)電的自由電子） P-N結(jié)的正偏與反偏： 當(dāng)P-N結(jié)的P區(qū)相對于N區(qū)加以正向電壓，此時P-N結(jié)稱之為正偏結(jié)，反之稱之為反偏。 正偏的應(yīng)用：LED發(fā)光二極管（電流通過導(dǎo)線作用于晶片的時候，電子就會被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量）；太陽能光伏電池（光照使不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬結(jié)合的不同部位之間產(chǎn)生電位差，兩者之間連通，就會形成電流的回路） 反偏的應(yīng)用：光電二極管（光電二極管是在反向電壓作用之下工作的。當(dāng)有光照時，攜帶能量的光子進(jìn)入PN結(jié)后，把能量傳給共價鍵上的束縛電子，使部分電子掙脫共價鍵，從而產(chǎn)生電子---空穴對，稱為光生載流子光生載流子在反向電壓作用下參加漂移運動，使反向電流明顯變大，光的強(qiáng)度越大，反向電流也越大。這種特性稱為“光電導(dǎo)”。） 半導(dǎo)體的基本效應(yīng) （1）.半導(dǎo)體的熱電效應(yīng)： 1.塞貝克效應(yīng)、2.珀爾帖效應(yīng)、3.湯姆遜效應(yīng)。 （2）.半導(dǎo)體的光電效應(yīng) 1.光電發(fā)射效應(yīng)、2.光電導(dǎo)效應(yīng)、3.光生伏特效應(yīng)。 （3）.半導(dǎo)體的電磁效應(yīng)：1.霍爾效應(yīng)、2.磁阻效應(yīng) 陶瓷的半導(dǎo)化原理（化學(xué)計量比偏離） 化學(xué)計量比偏離 控制陶瓷材料的燒制過程，使材料內(nèi)部出現(xiàn)空格點或填隙原子，即形成固有原子缺陷。此時材料的化學(xué)式會發(fā)生變化，如MO變?yōu)镸O1+x或MO1-x。由于氧過剩會導(dǎo)致出現(xiàn)受主能級，形成P型半導(dǎo)體；由于氧不足會導(dǎo)致出現(xiàn)施主能級，形成N型半導(dǎo)體。 硅材料的制備過程：石英砂（加焦炭）——冶金級硅——提純和精煉（西門子法）——沉積多晶硅錠——單晶硅（提拉法） 氣敏半導(dǎo)瓷的特性 當(dāng)被測氣體與其接觸后，其電阻值發(fā)生明顯的變化，這種以陶瓷制成的氣敏元件靈敏度很高，往往只要氣氛中不到千分之一的待測氣體，就可以使元件的電阻值產(chǎn)生足夠大的變化。當(dāng)氧化性氣體吸附于N型半導(dǎo)體或還原性氣體吸附于P型半導(dǎo)體陶瓷材料都會使載流子數(shù)目減少，而表現(xiàn)材料電阻值增加的特性；相反，當(dāng)氧化性氣體吸附于P型半導(dǎo)體或還原性氣體吸附于N型半導(dǎo)體陶瓷氣敏材料都會使載流子數(shù)目增加而表現(xiàn)出材料電阻值減少的特性。 第六章 導(dǎo)電材料 導(dǎo)電材料的分類 第一類導(dǎo)體：以電子作為導(dǎo)電機(jī)構(gòu)，如金屬、合金等； 第二類導(dǎo)體：以離子作為導(dǎo)電機(jī)構(gòu)，如酸、堿和鹽的水溶液。 金屬的熱電效應(yīng): 熱電勢定義：由于金屬的兩端溫度不同而在金屬回路中形成的電勢。 形成熱電勢的原因：珀爾電勢（兩種導(dǎo)體的接觸電勢：由于兩種金屬中的電子濃度差而引起電子擴(kuò)散，導(dǎo)致電子濃度大的金屬因失去電子而具有正電位，另一金屬為負(fù)電位） 和湯姆遜電勢（單一導(dǎo)體的溫差電勢：由于單一導(dǎo)體兩端溫度不同，溫度較高區(qū)域的電子具有更高動能，會向低溫端擴(kuò)散） 什么叫康銅電阻合金？ 康銅合金又稱“40-1.5錳白銅”，是一種比錳銅合金使用更早的電阻合金，其比重為8.88。 焊料的功能 在焊接過程中，焊料與被焊金屬表面反應(yīng)，通過濕潤和擴(kuò)散形成合金，依靠這種合金來接合被焊金屬，由于焊料的熔點比被焊金屬低，因而能叫容易地與被焊金屬構(gòu)成一體。 焊劑的作用 焊劑可凈化焊料和被焊金屬表面，并防止空氣對它們進(jìn)行再氧化。另外，焊劑可降低焊料和金屬表面的張力，增加流動性，有助于潤濕，加速焊接、提高焊接質(zhì)量。 第七章 磁性材料 物質(zhì)磁性的來源： 物質(zhì)磁性的來源分為電子磁矩和原子核磁矩； 原子核磁矩約為電子磁矩的1/2000； 電子磁矩是物質(zhì)磁性的主要來源。 電子磁矩:由于電子運動所產(chǎn)生的磁矩,由電子軌道磁矩和電子自旋磁矩組成。 原子結(jié)構(gòu)與磁性的關(guān)系 （1）物質(zhì)的磁性來源于電子的自旋和軌道運動； （2）原子內(nèi)電子軌道具有未填滿的電子是物質(zhì)具有磁性的必要條件； （3）電子的“交換作用”是物質(zhì)具有磁性的重要條件。 磁損耗的類型 渦流損耗：在鐵心的截面上產(chǎn)生循環(huán)的感應(yīng)電流，消耗電能。 磁滯損耗：為克服磁化過程中存在的不可逆疇壁位移而消耗的能量。 剩余損耗 磁疇類型：按磁矩過渡方式分為：布洛赫壁和奈爾壁 按自化磁化方向分為：1080疇壁和900疇壁 什么是鐵氧體：鐵氧體是由三氧化二鐵和其他氧化物制備的非金屬磁性材料，又稱磁性瓷；鐵氧體電阻率高、渦流損耗小、介質(zhì)損耗小，廣泛用于高頻和微波領(lǐng)域；鐵氧體內(nèi)部有很強(qiáng)的自發(fā)磁化（超交換作用） 其他電子材料 什么是BCS理論？ 超導(dǎo)理論-BCS理論：由巴丁、庫柏和斯里弗三人在量子理論的基礎(chǔ)上提出。 基本內(nèi)容：電子晶格相互作用，在常溫下形成導(dǎo)體的電阻，但電子在超低溫下以電子對的形式進(jìn)行集體運動，在一定空間范圍內(nèi)的所有電子對在動量上彼此關(guān)聯(lián)成為有序的集體。 什么是釘扎作用？ 釘扎作用：晶體缺陷阻礙磁力線運動的作用 液晶顯示的優(yōu)缺點 優(yōu)點：液晶顯示所需的電壓低、功率小且制造工藝簡單、成本低廉。 缺點：響應(yīng)時間長，低溫性能差，對比度小，工作壽命短。 光纖的結(jié)構(gòu)與種類 光纖一般由折射率較大的纖芯、折射率較小的包層和保護(hù)外套組成。 按照成分分類：石英光纖、多組分光纖、液芯光纖、塑料光纖； 按照光纖橫截面上折射率分布分類：階躍型光纖和梯度型光纖； 按照光纖的傳輸模式分類：多模光纖和單模光纖。 [ 發(fā)自手機(jī)版 http://www.gaoyang168.com/3g ] |
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