[精品]电子材料作业

精品电子材料作业 1.介质极化哪几种常见形式以及他们的特点 （1）电子位移极化特点建立时间很短，约10141016s范围内，即使外加电场频率达到光频，电子位移极化也来得及响应。 （2）离子位移极化随着温度的升高，离子位移极化率不断增大但增加甚微，对外电场的响应时间较短，约为10121013s，与离子在平衡位置的固有频率相当。 （3）偶极子取向极化极化率比电子位移极化率大得多，约为1038F?m2。 对外电场的响应时间较长，对应各种不同的固有偶极子结构，响应时间也不同，其范围较大，约为108102s，甚至更长。 （4）热离子位移极化特点建立时间较慢，约为102s。 当外加电场频率较高时，极化的改变就滞后于电场的改变。 （5）空间电荷极化特点建立时间很长，从几分之一秒到几个小时，一般在直流和低频下出现，极化时将消耗能量。 （6）自发式极化特点产生的介电常数非常高，但电畴随电场转向的时间也很长，且消耗电场能量。 2.何谓电介质的电导？它有哪几种基本类型？如何降低介质的电导率？所谓电介质电导，是指对于实际电介质来说总是或多或少地存在着一定量能够自由迁移的带电粒子，在无外电场时它们作紊乱的热运动，因此不形成电流，当加上不高的外电场后，这些载流子受到电场的作用，便在不规则的热运动上叠加了沿电场力方向的定向迁移，从而形成电流，不过这种电流很小，故常称漏导电流。 电介质可以分为以下三种 （1）电子电导，载流子是电子或空穴。 （2）离子电导载流子是正离子或负离子以及由他们形成的空格点。 这事电介质颠倒的主要形式。 （3）电泳电导液体电介质中的胶粒是一种带点的分子团，在电场作用下，沿电场方向产生定向迁移，形成电导，称为电泳电导或胶粒电导。 要降低介质的电导率可以从两方面着手减少电介质载流子数和降低迁移率。 对固体电介质减少杂质，热缺陷，减少电介质载流子数；对液体电介质而言，除了减少其杂质含量外，设法提高他粘度来降低载流子迁移率增多电介质载流子的迁移率。 3.固体电介质中的载流子主要有哪些？如何？它们对电导的影响以及温度的关系如何？载流子主要有本征缺陷载流子和杂质载流子。 本征载流子的是由于晶格结点上的一个离子由于剧烈的热运动脱离的束缚进入到晶体表面某一空着的正常格点位置，或者进入到晶格的填隙位置，产生的缺陷分别被称为肖特基缺陷或弗伦克尔缺陷。 杂质载流子的是为了改进材料的某些性质，有意地添加各种类型的杂质，杂质在晶体中可以占据填隙的位置，也可以占据结点的位置，代替原来的基质离子。 本征缺陷对电导的影响在室温下，由于热激活而产生的肖特基缺陷和弗伦克尔缺陷浓度非常低，对材料的电导影响不大，只有当晶体非常纯净，温度非常高时，热缺陷对材料电导的影响才逐渐显示出来。 杂质载流子对电导的影响对于许多实际材料，其杂质载流子数远高于环境温度下的热缺陷本征载流子，因此物体在室温下的离子电导主要取决于杂质含量。 本征缺陷载流子与温度的关系在低温下本征缺陷载流子的浓度非常低，在温度很高时电导主要取决于本征缺陷。 杂质缺陷与温度的关系晶体中杂质缺陷载流子的数量主要取决于材料的化学纯度以及掺杂量，与温度无关。 4.滑石瓷的老化现象是由于其晶相偏硅酸镁的晶型转化造成的。 要防止滑石瓷的老化现象，可采取以下措施1.在瓷料配方中加入形成玻璃的成分；2.控制晶粒的大小；3.必须严防游离石英的混入。 5.含钛陶瓷存在的主要问题是什么？对陶瓷的介电性能有何影响？解决和途径有哪些？含钛陶瓷存在的问题是钛离子的还原变价问题。 高价钛离子还原成低价钛离子所俘获的电子结合较松，这种结合电子，类似金属中的自由电子，在电场作用下是可以移动的，因而增加了电导。 此外，在电场作用下，由这些弱束缚电子产生的电子松弛极化，将会使材料的介电常数大为提高，介质损耗增加。 解决的途径有1.在烧成和降温的过程中保证充分的氧化氛围；2.控制烧成温度，避免温度过高；3.当金红石瓷采用银电极时，应避免长期工作在高温、高湿的直流电场下；4.减少金红石瓷中的五价氧化物杂质的含量。 6.钛酸钡陶瓷改性的目的是什么，常见的改性方法有哪些？纯净的钛酸钡瓷虽具有较高的介电常数，但随温度的变化很大，而且介电损耗也大，抗电强度低，烧结温度也较高。 此外，由于介电常数的峰值出现在120左右，不在通常所要求的工作温度范围内。 因此直接用钛酸钡瓷作电容器的介质材料不太合适，必须进行改性。 常见的改性方法有1.置换改性利用那些添加物能大量地溶解到钛酸钡中，并能与钛酸钡中相应的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。 2.掺杂改性掺杂改性又称取代改性，是指取代与被取代离子的半径相差较大或电价不同的改性。 7.玻璃的通性是a)各向同性在玻璃的任何方向所测得的性质均相同。 b)介稳性指热学上的一种可能的稳定状态，其能量高于体系可能具有的最低能量，一般在低温时保留了高温下的状态都属于介稳态。 c)上标S,T的和下标E,D弹性柔顺常数S的物理意义T是应恒力下的介电常数，即自由介电常数；S为恒应变下介电常数，即夹持介电常数；sE为恒电场条件下的弹性柔顺常数，即短路弹性柔顺常数；SD性质的连续性从熔融状态到固态的性质变化过程是连续和可逆的。 8.为恒电位移下弹性柔顺常数或开路弹性柔顺常数。 9.机电耦合系数意义是什么？压电陶瓷常用的机电耦合系数有哪些？相应的振动状况如何？机电耦合系数是衡量，压电体的机电能量转换能力的一个重要参数，K2=通过机电转换能量/输入总能量压电陶瓷常用的机电耦合系数平面耦合系数，平面耦合系数KP，横向耦合系数K31，纵向耦合系数K33，厚度耦合系数KT和切变耦合系数K15。 平面耦合系数KP表示沿厚度，方向极化压电薄圆片沿径向伸缩振动时机电耦合效应；纵向耦合系数K33即反映沿长度方向极化压电细长棒作长度伸缩振动时机电耦合效应；横向耦合系数K31是反映沿厚度方向极化压电薄长作长度，伸缩振动的机电耦合效应。 10.与压电单晶体材料相比，压电陶瓷特点制造容易，可做成各种形状，可任意选择极化轴方向易于改变陶瓷，而且分别得到多种性能的瓷料成本低，适用与大量生产但由于是多晶体材料，所以性能一致性，稳定性和精度性方面不如单晶材料好。 11.在PZT二元相图中，为什么在准同型相界附近有介电和压电极大值和Qm的极小值？因为准同型相界不是一个非常明显的，理想的成分分界限，而是一个两相共存的区域，也就是说在此区域内，晶粒中可能同时存在四方和三角相结构，在两相共存的区域里，可认为是两种晶体结构能量很相近，故而能同时共存，当外界条件变动时，正是这种结构的活动性，使得相界附近的组成具有介电和压电的极大值，QM是反映机械损耗大小的，机械损耗主要取决于压电陶瓷振动时的摩擦若结构活动性增大，内摩擦增加，QM下降。 12.PIT陶瓷的改性方法有哪些，何谓使材料变硬或变软？PZT陶瓷的改性方法有1.取代元素改性指用一些与铅离子半径相近、化学价也相同的元素，加入固溶体中取代一部分铅离子，占据晶格中铅离子原来的位置形成取代固溶体，所加入的元素叫做取代元素。 2.添加物的改性指采用不等价置换掺杂改性，根据它们所起的作用可分为三类软性添加物、硬性添加物和其他添加物。