1第二章材料的電學性能主要指導電性能！2.1概述電荷的定向移動形成電流承載電荷的載體稱為“載流子”電子、空穴、正離子、負離子、離子空位遷移數(shù)（輸運數(shù)）：表征某種載流子對總電導的貢獻22.1概述離子導體：離子遷移數(shù)大于0.99混合導體：非離子導體電導率(electricalconductivity)表征材料導電性的大小。

電阻率與電導率的關系單位：S.m-1,

（Ω.m）-1（Ω.cm）-132.1概述材料電阻率Ω.m電導率S.m-1超導體導體半導體絕緣體010-8-10-510-5-107107-1018∞105-10810-7-10510-18-10-7根據(jù)電導率對材料的分類相對電導率（IACS％）：與標準軟（純）銅的電導率之比20℃，1.724×10-8

Ω.m；5.8×107S.m-142.1.2材料導電性的微觀機理電荷的定向移動形成電流假設材料中的一種載流子電量為q，數(shù)量密度為n,在電場E的作用下運動，形成電流在電場作用下，載流子受到電場力的作用，沿電場力的方向產(chǎn)生加速度，產(chǎn)生定向運動。定向運動速度不能一直增加要受到晶格、其他電子的碰撞而喪失定向移動速度。因此有一個平均速度－漂移速度v52.1.2材料導電性的微觀機理62.1.2材料導電性的微觀機理回想前面講過的量子自由電子理論EF0KTK費米面和熱激發(fā)電子受到電場的作用力，電子速度增加！意味著電子能量增加！只有費米面附近的電子的能量能夠增加！72.1.2材料導電性的微觀機理能帶理論對導電機理的解釋是基于費米面對稱性變化的角度－本質(zhì)與上面的解釋一樣，把書翻到52頁！82.2金屬材料的導電性2.2.1金屬材料導電性的典型實驗規(guī)律馬提申規(guī)則基本電阻，由雜質(zhì)濃度、點缺陷、位錯等引起，與溫度無關由晶格振動引起，與溫度關系很大剩余電阻－液氦溫度（4.2K）的電阻率92.2.1金屬材料導電性的典型實驗規(guī)律另外有一些合金材料的電阻隨溫度的變化偏離馬提申規(guī)則。合金元素不僅影響殘余電阻，也影響電阻隨溫度的變化率！電阻率溫度系數(shù)102.2.1金屬材料導電性的典型實驗規(guī)律教材P55112.2.2金屬材料的導電性控制因素其中能夠?qū)﹄妼十a(chǎn)生影響的控制因素是平均自由程電子波在理想晶體點陣里傳播時，不受散射！晶體點陣遭到破壞的地方，電子波受到散射，對電流產(chǎn)生阻礙－電阻！溫度（晶格振動）、晶體缺陷等－－影響散射效果－－影響電阻122.2.3溫度對金屬導電性的影響溫度增加，晶格振動加劇，原子偏離平衡位置幅度加大偏離理想晶格的程度加大對電子的散射加強，電阻增加！132.2.4合金元素與晶體缺陷對金屬導電性的影響形成固溶體－電阻升高原因：缺陷固溶體有序化后形成新相新相晶體結(jié)構(gòu)比固溶體有序－電阻降低導電電子數(shù)減小－電阻增加14其他缺陷對電阻率的影響冷加工，金屬電阻率增大原因：冷加工塑性變形晶格畸變（空位、位錯等）增加電子波的散射幾率電阻率隨應變（變形率）的變化（VanBeuren公式）15冷加工和缺陷對電阻率的影響不同的缺陷對電阻率變化的影響不同冷加工導致的范性變形、高能粒子輻照、高溫金屬極速冷卻－產(chǎn)生大量缺陷－增大電阻率。退火會減小上述原因?qū)е碌娜毕荩瑴p小電阻率！16薄膜材料或其他低維材料，當材料在某方向的尺度小到一定程度時（導電電子的平均自由程），隨尺度的進一步減小，材料在該方向的電阻增加！由于金屬晶體的晶體結(jié)構(gòu)的各向異性會導致能帶結(jié)構(gòu)變化－電阻率各向異性。多晶體金屬一般電阻率各向同性。17磁性對導電性的影響前面的討論都沒有考慮磁性對導電電子的影響！但電子有自旋－正自旋和反自旋電子在移動過程中必然會受到磁場的影響！傳導電子的晶體中運動，必然受到原子實磁矩的影響！絕大多數(shù)金屬原子實的磁矩都為零（材料沒有磁性），所以多數(shù)時候可以不考慮材料磁性對電子導電的影響！18磁性對導電性的影響但對于組成金屬的原子實有固有磁矩時，其磁矩必然對傳導電子的運動產(chǎn)生影響！例如：Mo－Fe合金中的近藤效應（P64）另外，金屬中原子有固有磁矩的話，這種磁矩是隨機排列還是有序排列，對傳導電子的影響顯然不同！外界磁場能夠影響原子固有磁矩的有序、無序排列情況，因此：外界磁場就能夠影響這種材料的電阻！磁電阻效應！192.2.5合金電阻率檢測的應用有很多辦法可以測量金屬材料（包括合金）的電阻率及其隨外界環(huán)境（溫度、壓力等）的變化。如前所述，金屬的電阻率與很多因素有關，那么，反過來，我們可以通過測量金屬材料電阻率的變化來研究某些影響電阻變化的因素！測量相變點、測量缺陷的濃度、分析金屬淬火、退回過程等。202.3半導體材料的導電性滿帶帶隙半導體存在一系列滿帶，最上面的滿帶稱為價帶；存在一系列空帶，最下面的空帶稱為導帶。外界能量（光照、熱起伏）等可以激發(fā)價帶電子到導帶，形成電子－空穴對，這個過程稱為半導體的本征躍遷212.3半導體材料的導電性N(E)EkE本征半導體－所有載流子都由本征躍遷產(chǎn)生。摻雜半導體（n型半導體，p型半導體）222.3半導體材料的導電性232.3半導體材料的導電性導帶底附近的電子和價帶頂附近的空穴可以用簡單的有效質(zhì)量描述。可以直接利用自由電子的能態(tài)密度公式寫出導帶底和價帶頂?shù)哪軕B(tài)密度N(E)EN(E)kE242.3半導體材料的導電性遷移率本征半導體中的熱平衡載流子密度與導電性半導體中費米能級位于禁帶中間252.3半導體材料的導電性EE-E+EFf(E)導帶電子在導帶各能級的分布幾率262.3半導體材料的導電性價帶中空穴的占據(jù)幾率，就是為電子不占據(jù)的幾率：27本征半導體中的熱平衡載流子密度與導電性引入有效能級密度28本征半導體中的熱平衡載流子密度與導電性本征半導體中，導帶電子與價帶空穴成對兒出現(xiàn)本征半導體電導率隨溫度指數(shù)增加29摻雜半導體的載流子與導電性施主：雜質(zhì)在帶隙中提供帶有電子的能級滿帶導帶施主T>0T=0N型滿帶導帶受主T>0T=0P型受主：雜質(zhì)提供帶隙中空的能級30摻雜半導體的載流子與導電性設想在N型半導體中只含有一種施主，能級位置為ED，施主濃度為ND。在低溫下，本征激發(fā)可以忽略，載流子主要是由施主激發(fā)到導帶的電子滿帶導帶施主T>0T=0N型31摻雜半導體的載流子與導電性低溫時高溫時32摻雜半導體的載流子與導電性同樣可以得到對于受主濃度為NA的P型半導體中低溫時高溫時33摻雜半導體的載流子與導電性一般情況下，摻雜半導體中的載流子，既有雜質(zhì)激發(fā)的導帶電子或價帶空穴，也有本征激發(fā)的導帶電子和價帶空穴。載流子濃度本征激發(fā)區(qū)耗盡區(qū)雜質(zhì)激發(fā)區(qū)電導率對于化合物半導體，除了所謂的雜質(zhì)摻雜外，還可