电子材料考试重点总结.doc

,.4.金属的电阻率是如何组成的？它与哪些因素有关？关系如何？答：金属的总电阻包括金属的基本电阻和溶质（杂质）电阻。与金属纯度（低温下起主要作用，高温下则是的主要作用），所处环境温度（低温时，T0.5D，金属电阻率与温度T成正比）以及金属所受压力（电阻压力系数为负时，电阻率随压力升高而下降，称为正常金属；电阻压力系数为正时，电阻率随压力升高而增加，称为反常金属）等因素有关。5.什么是霍尔效应？它在哪些方面有重要的应用？答：当电流(X方向)垂直于外磁场(Y方向)通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向(Z方向)的两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。这个电势差也被叫做霍尔电势差。主要应用于测定载流子浓度 n，p和测定载流子类型 。6.热电效应包含哪三种？分别有哪些应用？答：塞贝克效应，应用：热电偶，测量温度。帕耳帖效应，应用：热电致冷器。汤姆逊效应，应用：还未发现具体应用。7.导电陶瓷主要分为哪两类？半导体陶瓷有哪些应用？答：离子导电陶瓷和电子导电陶瓷。电蚊香：热敏陶瓷。各种传感器：如体温计，几秒响应速度；煤气报警器 8.什么是导电材料，包括哪些内容，主要特点？答：导电材料是电子元器件和集成电路中用来制造传输电能的电线电缆，传导电信息的导线、引线和布线的一种材料。主要包括：金属导电材料，电极与引出线材料，厚膜导电材料，薄膜导电材料等。主要特点：良好的导电性能。9.常用的电线电缆材料、电极材料、引线材料分别有哪些？答：电线电缆材料：纯金属：如铜、铝、铁等，合金：如铜合金等。电极材料: 铝、锌、锡。引线材料：金线、铝线、铜线、铜合金线等。11.厚膜集成电路中导电浆料的组成？答：导电浆料由导电相（又称功能相）、粘结相、有机载体组成。12.薄膜导电材料的分类及代表性材料？薄膜导电材料分类：单元素薄膜（铝膜）和多层薄膜（铬-金薄膜，钛-金薄膜，钛-钯-金薄膜和钛-铂-金薄膜等其它导电薄膜）。13.评价电阻性能的两个主要指标是什么？它们随膜电阻厚度如何变化？并画出曲线表示答：两个主要指标：电阻率和电阻温度系数。电阻率随膜电阻厚度变化：大于100nm：类似块状金属，具有小的电阻率和正温度系数。但电阻率高于同类块状金属。几十100nm：电阻率随厚度的减小而逐渐增大，电阻温度系数逐渐减小而接近于零。几几十nm：电阻率急剧增大，电阻温度系数变成负值而且负得更大，电阻率与温度关系非常类似半导体材料。16.常用的电阻有哪几种类型？各有什么特点？主要应用领域？答：常用的电阻包括：碳膜电阻器优点：便宜；缺点：稳定性差，噪音大，误差大。用于初始精度和随温度变化的稳定性认为不重要的普通电路。金属氧化物薄膜电阻优点：体积小、精度高、稳定性好、噪声小、高频特性好 、耐酸碱能力强，适宜在恶劣环境下工作。缺点：成本高。常用于需要长期在高温的环境下工作的某些仪器或装置。金属膜电阻器优点：价格最低、耐高压。缺点：温度系数很差。用于要求高初始精度、低温度系数和低噪声的精密应用场合。线绕电阻器优点：精密、温度系数小、低噪音、功率大。 缺点：高频特性差、体积大，不宜做阻值交大的电阻。用于要求苛刻的应用场合。特殊电阻，主要用于各种传感器。17.简述超导材料的四大特性的含义及应用。答：超导材料的四大特性完全导电性(零电阻特性)，超导体进入超导态时，其电阻率实际上等于零。应用：高温超导输电线路、发电、超导电机、超导储能、超导计算机、超导潜艇。完全抗磁性（迈斯纳效应），不论开始时有无外磁场，只要TTc，超导体变为超导态后，体内的磁感应强度恒为零，即超导体能把磁力线全部排斥到体外，这种现象称为迈斯纳效应，。应用：超导磁悬浮列车、超导潜艇同位素效应，同位素的质量越大，临界温度越低。应用：表明了传导电子与晶格振动的相互作用超导隧道效应约瑟夫森效应，两超导材料之间有一薄绝缘层（厚度约1nm）而形成低电阻连接时，会有电子对穿过绝缘层形成电流，而绝缘层两侧没有电压，即绝缘层也成了超导体。应用：超导量子干涉仪可测出极其微弱的电磁波。19.判定超导体的两个标准是什么？答：完全导电性(零电阻特性)和完全抗磁性（迈斯纳效应）。20.简述超导材料的三个临界条件及其它们之间的关系答：三个临界条件：临界温度 （外磁场为零时，超导材料由正常态转变为超导态(或相反)的温度，与材料有关），临界磁场（使超导材料的超导态破坏而转变到正常态所需的磁场强度，与温度近抛物线关系，随温度的升高而降低）和临界电流和临界电流密度（通过超导材料的电流达到一定数值时也会使超导态破态而转变为正常态，一般随温度和外磁场的增加而减少。）21.抗磁性方面，超导体分为哪几类？临界温度方面，超导体分为哪几类？答：抗磁性方面，超导体分为第I类和第II类超导材料，临界温度方面，超导体分为低温超导和高温超导材料。3、从能带理论解释半导体材料的导电性，并说明其与导体和半导体的不同点。 答：半导体价带被填满，而导带被空穴填满。受到激发时，电子仍然能够从导带的低能级跃迁到高能级，形成导电现象。而导体价带被填满，而最外层电子为自由电子，填充导带，由于每一个导带能填充两个自由电子，因此，大多数金属并没有填满导带，因此电子可以从能级比较低的导带跃迁到能级比较高的导带，形成导电现象。4、什么是本征半导体？什么是掺杂半导体？各有什么特点？ 答：不含任何杂质的纯净半导体。特点：每个原子核最外层等效有8个价电子，由于价电子不易挣脱原子核束缚而成为自由电子，因此，本征半导体导电能力较差，而且空穴与电子是成对出现的。当半导体被掺入杂质时，半导体变成非本征的，而且引入杂质能级，也称杂质半导体，特点：半导体导电性大大增强。10、什么是电迁移率？它是怎样决定电导率的？ 答：电迁移率：单位电场强度所产生的电子迁移速度。它与电导率的公式为。11、半导体的电导率受哪些因素影响？是如何影响的？ 答：掺杂浓度：掺杂越高，载流子浓度越大，电导率越大，电阻率越小。温度：对本征半导体来说，温度升高，载流子浓度增加，电导率增加，电阻率下降；对非本征半导体，低温区主要电离杂质散射起作用，饱和区主要晶格振动散射起作用，本征区主要本征激发起作用17、什么是电介质材料？特点是什么？包含哪些方面的材料？答：在电场的作用下具有极化能力并在其中能够长期存在电场的一种物质是电介质材料。特点：（1）电介质体内一般没有自由电荷，具有良好的绝缘性能。（2）具有极化能力和能长期存在电场是电介质的基本属性。（3）通过极化过程来传递和记录电子信息，伴随着能量损失过程。包含：电容器材料、微波介质材料、压电与热释电材料、铁电材料。18、电介质包含哪四种极化类型？发生极化的频率有何不同？答：（1）位移极化（电子位移极化：直流光频，离子位移极化：直流红外）；（2）转向极化（直流超高频）；（3）松弛极化（直流超高频）；（4）空间电荷极化（直流高频）；（5）自发极化（直流超高频）。19、电介质的介电常数受哪些因素的影响？如何影响？答：(1)材料（材料的数值，高分子材料的由主链结构中的键的性能和排列所决定。分子结构极性越强, 越大.极性取代基团影响更大,其数目越多, 越大）;（2）湿度（材料的极性越强受湿度的影响越明显，主要原因是高湿的作用，使水分子扩散到高分子的分子间，使其极性增加；同时,潮湿的空气作用于塑料表面,几乎是在几分钟内就使介质表面形成一个水膜层,它具有离子性质,增加表面电导. 因此,材料的介电常数e和介质损耗角正切tg都随之增加.）；（3）温度（电子极化时,TKe为负值，离子极化时, TKe为正值，以松弛极化为主时,可能出现极大值，TKe可正可负。对分布均匀,粒度小的复相材料: ）；（4）频率（频率越高，介电常数变小）。21、组成电介质损耗的主要因素有哪两种？它们与频率的关系如何？答：电导损耗和极化损耗。它们与频率的关系：（1）当外加电场频率很低时，即w趋于0时，介质的各种极化都能跟上外加电场的变化，此时不存在极化损耗，介电常数达最大值。介电损耗主要为电导损耗；（2）当外加电场频率逐渐升高时，松弛极化在某一频率开始跟不上外电场的变化，松弛极化对介电常数的贡献逐渐减小，因而，随w升高而减少。在这一频率范围内，随w的升高，P w也增大；（3）当w很高时，介电常数仅由位移极化决定，在这一频率范围内，随w的升高，P w变化较小 。23、电容器对电介质的一般要求是什么？答：（1）介电常数尽可能高；（2）尽可能低的损耗角正切；（3）高的绝缘电阻值；（4）高的击穿电场强度。30、什么是铁电材料？它的基本的两个特性是什么？它的特点是什么？答：极化强度可以随着外电场方向改变而改变。当外电场变化一周时，出现与铁磁回线（磁滞回线，见下页）相类似的结果，这一类介质称为铁电材料。两个基本特性：自发极化、电滞回线。特点：（1）铁电材料的介电常数可高达103104（普通电介质的介电常数仅为几十）；（2）由于自身结构的原因，铁电体同时具有压电性和热释电性，此外一些铁电晶体还具有非线性光学效应、电光效应、声光效应、光折变效应等。32、铁电材料有哪些主要应用？ 答：主要应用：电容器介质材料；铁 电 存 储 器；热释电与压电探测器34、微波陶瓷应满足哪些介电性能？答：介电常数，尽可能大；品质因数尽可能大，即要求插入损耗小；谐振频率温度系数尽可能小。37、压电材料可分为哪三类？答：压电晶体（单晶体）；另一类是经过极化处理的压电陶瓷（多晶体）；第三类是高分子压电材料。38、请举例说明压电效应的应用答：石英晶振；玻璃打碎报警装置；压电加速度传感器；压电式压力传感器；压电打火。4、什么是软磁材料，它的特点是什么？答：在较弱的磁场下易于磁化，也易于退磁的材料称为软磁材料。特点：（1）具有较高的磁导率：高效率 ；（2）具有较高的饱和磁感应强度和较小的剩余磁感应强度 ；（3）具有较小的矫顽力：高频性能好 ；（4）磁滞回线窄而高。6、什么是永磁材料，它的特点是什么？答：被外加磁场磁化后，除去外磁场，仍保留较强磁性的一类材料称为永磁材料，也叫硬磁材料。特点：（1）具有较高的剩余磁感应强度；（2）具有较高的矫顽力；（3）最大磁能积很高；（4）磁滞回线宽而高。8、试从原子能态跃迁的角度叙述电光转换的过程，并说明激光产生的原理答：自发辐射: 处于高能级态的原子自发跃迁到低能级态，并同时向外辐射出一个光子；宏观表现：发光。受激吸收 ：处于低能级态的原子在一定条件下的辐射场作用下，吸收一个光子， 跃迁到高能级态；宏观表现：光被吸收。受激辐射 ：处于高能级态的原子在一定条件下的辐射场作用下，跃迁到低能级态，并同时辐射出一个与入射光子完全一样的光子。宏观表现：光被放大 。9、激光器的主要组成部分有哪些？分别起什么作用？答：激励能源（作用：供给工作物质能量）；工作物质（作用：使入射光得到放大，是核心）；谐振腔（作用：只让与反射镜轴向平行的光束能在激活介质中来回地反射，连锁式地放大。最后形成稳定的激光输出。）。10、激光最重要的三个特点是什么？分别对应什么样的应用？答：（1）方向性好（发散角小、亮度高）；应用：激光测距、激光切割、激光打孔、激光核聚变。（2）单色性好;应用：用于计量工作的标准光源、激光通讯。（3）相干性好；应用：全息照相、全息存储。11、以红宝石激光器为例，说明固体激光工作物质由哪两部分组成？分别起什么作用？答：固体激光工作物质由基质材料和激活离子两部分组成。基质材料：其作用主要是为激活离子提供一个适当的晶格场。决定工作物质的各种物理化学性质；激活离子：发光中心，实际上是少量掺杂离子，称为激活离子。激光的波长主要取决于激活离子的内部能级结构。红宝石激光器的基质材料是Al2O3，激活离子是Cr3+。12、光纤导光的原理是什么？答：利用光在不同介质折射率下的折射特性来传递光信号的方法。主要有阶跃型和梯度型导光。19、透射电子显微镜有哪些特点？答：（1）真正意义上的原子尺度显微镜，放大倍数达到300万倍。（2）需要高真空，无法观察活体；（3）需要做成颗粒或薄膜，且受电子束照射，容易破坏内部结构；（4）购买和维护价格比较高 20、扫描电子显微镜有哪些特点？答：（1）放大倍数范围从几十倍到几十万倍，且连续可调，分辨率可达2nm；（2）场深大：富有立体感。可直接观察起伏较大的粗糙表面（如金属和陶瓷的断口等）（3）需要表面导电，若样品无法导电，则在样品表面喷涂导电薄膜，但制样比TEM简单；（4）需要真空环境，无法实现活体扫描；（