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chriselee銅蟲 (初入文壇)
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第一章 緒論 電子材料：是指在電子技術和微電子技術中使用的材料，包括介電材料、半導體材料、壓電與鐵電材料、導電金屬及其合金材料、磁性材料、光電子材料以及其他相關材料 新技術革命的四大支柱：材料、信息、能源、生物。 電子材料的地位：是電子技術進步的原動力，表現在兩個方面1.電子產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)促進新型電子元器件的發(fā)展. 電子材料的分類： 按化學組成：金屬、無機非金屬、有機 按物質狀態(tài)：單晶、多晶、非晶等 按物理性能：絕緣、導電、超導等 按功能原理：鐵電、壓電、熱電等 按用途：導電、半導體、磁性、結構等 第二章 電介質理論基礎 電介質極化的定義：在外電場作用下電介質內部感生偶極矩的現象. 電介質極化的基本類型：按作用質點的性質分類 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，得介質的位移電流密度： EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT 它超前電場強度π/2，即充電電流超前電壓π/2，由此可得單位時間內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 電介質電導的類型：1.電子/空穴電導2.離子/空格點電導3.電泳電導 自持放電形成的條件：陰極上釋放出二次電子數大于初始發(fā)射電子數目 固體介質導電電子的來源： 本征激發(fā)：在常溫下，因熱起伏使介質中滿帶的電子激發(fā)到導帶上，參與導電，由于電介質的禁帶寬度較大，這種電子數量較少。 雜質電離：處于雜質能級激發(fā)態(tài)上的電子被激發(fā)進入導帶，成為導電電子；此雜志能級上的電子一般由外來雜質引入或基質材料的化學計量比發(fā)生偏離而提供，它的數量比本證激發(fā)多。 注入電子：在強電場作用下，直接從陰極發(fā)射出的自由電子注入電介質中，故在強電場作用下，它是一個不容忽視的因素。 液態(tài)電介質中氣泡的來源：陰極強場發(fā)射的電子由電流加熱液體，使其分解產生氣體；電子碰撞液體分子，使分子分解產生氣體；電極表面電場集中地部位產生電源放電，引起液體氣化；電極表面吸附氣體或存在氣泡。 電泳電導：當對液體介質施加電場時，膠粒沿著電場方向漂移而形成電流，稱為電泳電導。 針-板電極的氣體擊穿能力：當針尖為正極時更易擊穿；針尖為負極時擊穿電壓高于前者。 固體介質擊穿的類型：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，其機械強度、熱穩(wěn)定性和化學穩(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、不同電價的異質離子置換氧化物中的金屬離子，從而將陶瓷的主晶相轉變成各種類型的固溶體。這樣就可以在一定范圍內控制電子陶瓷的各種性質，使其符合各種應用的要求 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離子進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峰值的溫度（居里溫度）或對居里峰進行壓抑。 玻璃的通性：1.各向同性 2.介穩(wěn)性 3.性質的連續(xù)性 玻璃的組成成分及其作用 主要原料：網絡形成體、網絡外體和網絡中間體三類氧化物； 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。 玻璃中的中和效應與壓抑效應： 中和效應：當玻璃中存在兩種堿金屬離子時，當兩種離子達到一定配比時，介電損耗和電導會出現最低值。 機理：大小離子形成的網隙不能相互貫穿。 壓抑效應：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。 機理：二價金屬離子進入堿金屬網絡結構中，阻礙堿金屬離子的遷移。 氣體絕緣介質對氣體的基本要求 介電性能好、抗電強度高、擊穿后能自行恢復 較高的穩(wěn)定性 不燃、無毒、不老化 導熱良好、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：由于機械力的作用而激起的晶體表面荷電現象，稱為壓電效應 鐵電：晶體的自發(fā)極化強度會因外電場反向而反向的性質 熱釋電：改變晶體所處的溫度環(huán)境，在晶體表面出現的荷電現象，稱為熱釋電效應 范圍：電介質晶體＞壓電晶體＞熱釋電晶體＞鐵電晶體 電致伸縮與逆壓電效應的區(qū)別： 與外電場的關系：逆壓電效應產生的形變是與外加電場成線性關系的，并且當電場反向時形變也改變方向。 變化量的關系：電致伸縮產生的形變與外電場的平方成正比，是一個二次方效應， 出現的范圍：逆壓電效應僅在無對稱中心的壓電晶體中才具有，但電致伸縮效應則存在于所有電介質之中 石英晶體的坐標軸： 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軸施加機械應力時，在晶體的X面上能引起最強的束縛電荷。 Y軸為機械軸，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。 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，出現兩種相共存的結構。 第五章 半導體材料 半導體材料在導電性能上的特點： 電導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；載流子的擴散運動，擴散的動力是濃度梯度。 PN結及形成： 一塊單晶半導體中 ，P 型半導體和N型半導體的交界面附近的過渡區(qū)稱為PN結（P型半導體：由單晶硅通過特殊工藝摻入少量的三價元素組成，會在半導體內部形成帶正電的空穴；N型半導體：由單晶硅通過特殊工藝摻入少量的五價元素組成，會在半導體內部形成帶負電的自由電子） P-N結的正偏與反偏： 當P-N結的P區(qū)相對于N區(qū)加以正向電壓，此時P-N結稱之為正偏結，反之稱之為反偏。 正偏的應用：LED發(fā)光二極管（電流通過導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（光照使不均勻半導體或半導體與金屬結合的不同部位之間產生電位差，兩者之間連通，就會形成電流的回路） 反偏的應用：光電二極管（光電二極管是在反向電壓作用之下工作的。當有光照時，攜帶能量的光子進入PN結后，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，光的強度越大，反向電流也越大。這種特性稱為“光電導”。） 半導體的基本效應 （1）.半導體的熱電效應： 1.塞貝克效應、2.珀爾帖效應、3.湯姆遜效應。 （2）.半導體的光電效應 1.光電發(fā)射效應、2.光電導效應、3.光生伏特效應。 （3）.半導體的電磁效應：1.霍爾效應、2.磁阻效應 陶瓷的半導化原理（化學計量比偏離） 化學計量比偏離 控制陶瓷材料的燒制過程，使材料內部出現空格點或填隙原子，即形成固有原子缺陷。此時材料的化學式會發(fā)生變化，如MO變?yōu)镸O1+x或MO1-x。由于氧過剩會導致出現受主能級，形成P型半導體；由于氧不足會導致出現施主能級，形成N型半導體。 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） 氣敏半導瓷的特性 當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生足夠大的變化。當氧化性氣體吸附于N型半導體或還原性氣體吸附于P型半導體陶瓷材料都會使載流子數目減少，而表現材料電阻值增加的特性；相反，當氧化性氣體吸附于P型半導體或還原性氣體吸附于N型半導體陶瓷氣敏材料都會使載流子數目增加而表現出材料電阻值減少的特性。 第六章 導電材料 導電材料的分類 第一類導體：以電子作為導電機構，如金屬、合金等； 第二類導體：以離子作為導電機構，如酸、堿和鹽的水溶液。 金屬的熱電效應: 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散，導致電子濃度大的金屬因失去電子而具有正電位，另一金屬為負電位） 和湯姆遜電勢（單一導體的溫差電勢：由于單一導體兩端溫度不同，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，通過濕潤和擴散形成合金，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、提高焊接質量。 第七章 磁性材料 物質磁性的來源： 物質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； 電子磁矩是物質磁性的主要來源。 電子磁矩:由于電子運動所產生的磁矩,由電子軌道磁矩和電子自旋磁矩組成。 原子結構與磁性的關系 （1）物質的磁性來源于電子的自旋和軌道運動； （2）原子內電子軌道具有未填滿的電子是物質具有磁性的必要條件； （3）電子的“交換作用”是物質具有磁性的重要條件。 磁損耗的類型 渦流損耗：在鐵心的截面上產生循環(huán)的感應電流，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、介質損耗小，廣泛用于高頻和微波領域；鐵氧體內部有很強的自發(fā)磁化（超交換作用） 其他電子材料 什么是BCS理論？ 超導理論-BCS理論：由巴丁、庫柏和斯里弗三人在量子理論的基礎上提出。 基本內容：電子晶格相互作用，在常溫下形成導體的電阻，但電子在超低溫下以電子對的形式進行集體運動，在一定空間范圍內的所有電子對在動量上彼此關聯成為有序的集體。 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：響應時間長，低溫性能差，對比度小，工作壽命短。 光纖的結構與種類 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)自手機版 http://www.gaoyang168.com/3g ] |
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