第四章第三节 - 副本

1、 Electrical Properties of Materials4-3 材料的电学性能材料的电学性能 The electrical behaviors of the various materials Describe the relationship of electrical conductivities and four possible electron band structures for solid materials. How to calculate the electrical conductivities Define dielectric constant of

2、a dielectric materials in terms of permittivities. 1.不同材料电学性能的差异及其与组成和结构的关系不同材料电学性能的差异及其与组成和结构的关系 2. 电导率和电阻率的定义、电导机制、电导率的基本参数及影电导率和电阻率的定义、电导机制、电导率的基本参数及影响因素响因素 3. 材料的电子能带结构与电导性、光导性和半导电性公式材料的电子能带结构与电导性、光导性和半导电性公式 4. 超导电性的定义、超导体的超导电性的定义、超导体的2种特性、种特性、3个性能指标个性能指标 5. 介电常数的定义、介质极化的三种机制，介电常数的定义、介质极化的三种机制，

3、6. 交变电场中的介电损耗的成因及影响因素交变电场中的介电损耗的成因及影响因素 7. 击穿强度的定义击穿强度的定义 8. 材料电性能与温度的关系材料电性能与温度的关系 材料的电学性能材料的电学性能(electrical property)外加电压或电场下的行为及其表现出来的物理现象外加电压或电场下的行为及其表现出来的物理现象交变电场交变电场介电性质弱电场弱电场 导电性质强电场强电场 击穿现象材料表面材料表面静电现象机械、交通机械、交通电子、微电子电子、微电子日常生活日常生活电导率电导率(electrical conductivity)和电阻率和电阻率 4-3-1 电导率和电阻率电导率和电阻率电

4、阻率分电阻率分： R= .L/S体积电阻率：体积电阻率： V , m表面电阻率表面电阻率： S , RvV/Iv (与材料性质及样品几何尺寸有关)RsV/Is （测量的电极间距和电极长度，样品的表面性质决定）1/R=1/ Rv+1/ Rs 1 、电阻率电阻率电导率电导率电导率电导率(electrical conductivity) (1) 表征表征材料导电性的大小材料导电性的大小。 单位：S. m-1, （.m）-1 根据电导率对材料的根据电导率对材料的分类分类2、表表4-19 材料的分类及其电导率材料的分类及其电导率 材料材料 电阻率电阻率 电导率电导率 超导体超导体 导体导体 半导体半导体

5、 绝缘体绝缘体 0 10-8-10-5 10-5-107 107-1018 105-108 10-7-105 10-18-10-7 不同材料的电导率不同材料的电导率举例举例 金属金属 自由电子自由电子 电导率高电导率高 导电性好导电性好 硅硅 半导体半导体 离子固体离子固体 室温绝缘体室温绝缘体 T高高 电导率大电导率大 （无机非金属）无机非金属） 高分子高分子 杂质致有导电性杂质致有导电性 各种材料在室温的电导率各种材料在室温的电导率 金属和合金 (-1.m-1) 非金属 （-1.m-1） 银银 铜铜，工业纯，工业纯 金金 铝铝,工业纯工业纯 Al-1.2%,Mn 合金合金 钠钠 钨，钨，

6、工业纯工业纯 黄铜黄铜（70%Cu-30%Zn 镍镍,工业纯工业纯 纯铁纯铁,工业纯工业纯 钛钛,工业纯工业纯 TiC 不锈钢，不锈钢，301型型 镍铬合金镍铬合金 (80%Ni-20%Cr） 6.3*107 5.85*107 4.25*107 3.45*107 2.96*107 2.1*107 1.77*107 1.66*107 1.46*107 1.03*107 0.24*107 0.17*107 0.14*107 0.093*107 石墨石墨 SiC 锗，纯 硅硅，纯 苯酚甲醛（电木） 窗玻璃 氧化铝（Al2O3） 云母 甲基丙烯酸甲酯 氧化铍（BeO） 聚乙烯 聚苯乙烯聚苯乙烯 金刚石

7、金刚石 石英玻璃石英玻璃 聚四氟乙烯聚四氟乙烯 105 (平均平均) 10 2.2 4.3*10-4 10-7-10-11 1014 1014 1012-1015 1012-1015 1012 1012-1016 1012 1014 1016 1014 1013 26-28 30 24 15-25 22 15-19 18-6 17-22 25-40 16-20 20 2.2-2.4 (1016Hz) 2.0-2.6 (1016Hz) 2.5 (1016Hz) 3.2-3.6 (1016Hz) 4.1 4.0 3.4 3.7 3.0 2.0-2.2 2.9-3.1 2.2 0.05 0.001

8、0.005 0.04-0.08 (1016 Hz) 0.01 0.014 0.021 0.005 0.006 0.0002 0 . 0 1 -0.006 0.004 表表4-3-7 陶瓷电介质的性能陶瓷电介质的性能 材料 体积电阻率V .m 击穿强度 MV/m 介电常数 介电损耗角正切值tg 60Hz 105Hz 60Hz 105Hz 绝缘瓷绝缘瓷 块滑石块滑石 锆英石锆英石 氧化铝氧化铝 钠钙玻璃钠钙玻璃 电气玻璃电气玻璃 熔融石英熔融石英 1 01 1-1013 1012 约1013 1012 1012 1015 约1012 20-80 80-150 100-150 10 10 - 10

9、66 66 9 - 7 - 4 - 6 8 9 7 4 3.8 0.01 0.005 0.035 - 0.1 - 0.001 - 0.003 0.001 0.0005 0.01 0.0006 0.0001 tg 大，损耗大，材料发热。大，损耗大，材料发热。 电容介质电容介质 大，大，tg 小小 航空航天材料航空航天材料 小，小，tg 大，静电小大，静电小 高频焊接：薄膜封口，高频焊接：薄膜封口，tg 大大 高频电缆高频电缆用用PE，而不用，而不用PVC 非极性非极性 极性极性3 介电性的应用介电性的应用 电场中材料破坏。电场中材料破坏。 高分子材料，绝缘材料高分子材料，绝缘材料 重要指标重要指标。 电压升高，超过临界值，电阻率急剧下降，电流升电压升高，超过临界值，电阻率急剧下降，电流升高，材料由绝缘体高，材料由绝缘体 导体导体