材料的导电性能.ppt

5.1概述 表面电阻、体积电阻 5.2.3 导电材料与电阻材料 1. 对板状样品 5.2.3 导电材料与电阻材料 2. 对管状样品 5.2.3 导电材料与电阻材料 3. 对圆片状样品 5.2.3 导电材料与电阻材料 * 5.2材料的导电性能 5.4半导体物理 5.3金属电导 5.5 超导物理 2个学时 4个学时 4个学时 第5章 导电物理 2个学时 10个学时 5.2材料的导电性能 5.2.1 能带结构 5.2.3 导电材料与电阻材料 5.2.4 其他材料的导电性能 材料的性能决定于： 组成 结构 5.2.1 能带结构 材料结构的类型 聚集态结构 气、液、固；固态中有晶态和非晶态。 物相结构：混合物、晶态、非晶态 显微结构：取向 空间位置分布：多组分、多相材料的均匀性 分子与晶体结构 基团结构 分子结构：相对分子量、相对分子质量分布、支化度、交联度 晶体结构 构型与构象 电子结构 从连续能量分布的价电子在均匀势场中的运动，到不连续能量分布的价电子在均匀势场中的运动，再到不连续能量分布的价电子在周期性势场中的运动，分别是经典自由电子论、量子自由电子论、能带理论这三种分析材料导电性理论的主要特征。 5.2.1 能带结构 能带理论是在量子自由电子论的基础上，考虑了离子所造成的周期性势场的存在，从而导出了电子的分布特点，并建立了禁带的概念。 ? 电子的运动状态的表征： 5.2.1 能带结构 粒子性与波动性 经典物理：状态用物理量描述。 量子力学：状态用波函数描述。 薛定谔方程 Schrodinger在1926年建立了非相对论粒子的波函数随时间演化的方程。 量子数（n主，l角，m磁，ms 自旋） ? 原子的壳层结构： 5.2.1 能带结构 1916年柯塞尔(W.Kossel)对多电子的原子系统提出了壳层结构学说： 主量子数n相同的电子分布在同一壳层上。 主量子数n相同而角量子数l不同的电子分布在不同的分壳层或支壳层上。 l=0, 1, 2, 3, 4 ...… 如：n=3, l=0, 1, 2…分别称为3s态, 3p态, 3d态… 主量子数n愈小其相应的能级愈低。在同一壳层中,角量子数l愈小,其相应的能级愈低。 多电子的原子系统中,核外电子在不同的壳层上的分布遵从下面两条基本原理： 1.泡利不相容原理 一个原子系统内，不能有两个或两个以上电子具有完全相同的量子态(n ,l ,ml ,ms)。 利用泡利不相容原理可以计算各个壳层中可能占有的最多电子数。 5.2.1 能带结构 ? 电子的分布规律： 对给定的一个n, l=0,1,2,…,(n-1) , 共n个值； ml=0,±1,±2,…,±l，共(2l+1)个值； 共2个值; (2l+1) 2 =2n2 所以各壳层能容纳的最多电子数为 n= 1, 2, 3, 4， 5, …… K L M N O …… 最多电子数： 2 8 18 32 50 …... 量子态数为 5.2.1 能带结构 对给定的一个l(角)的分壳层, ml=0,±1,±2,…,±l，共(2l+1)个值(磁)； 共2个值; 量子态数为 2(2l+1) 所以各分壳层能容纳的最多电子数为 l= 0, 1, 2, 3, 4 …… s p d f g …… 最多电子数： 2 6 10 14 18 …… 5.2.1 能带结构 电子在各壳层、分壳层的填充由左向右： n= 1 2 3 4 …… K