材料物理性能-電學(xué)性能 (1)課件

1、第二章第二章 材料的電學(xué)性能材料的電學(xué)性能 導(dǎo)電性導(dǎo)電性 晶體的能帶晶體的能帶 金屬和合金的導(dǎo)電性金屬和合金的導(dǎo)電性 導(dǎo)電性的測量和應(yīng)用導(dǎo)電性的測量和應(yīng)用 半導(dǎo)體的電學(xué)性能半導(dǎo)體的電學(xué)性能 絕緣體的電學(xué)性能絕緣體的電學(xué)性能 超導(dǎo)電性超導(dǎo)電性 熱電性熱電性 壓電性壓電性 磁電性磁電性導(dǎo)電性導(dǎo)電性 電阻與材料性能和尺寸的關(guān)系電阻與材料性能和尺寸的關(guān)系 電阻率電阻率 電導(dǎo)率電導(dǎo)率 電阻溫度系數(shù)電阻溫度系數(shù) 導(dǎo)體（純金屬導(dǎo)體（純金屬10-810-7m， 合金合金10-710-5m ） 半導(dǎo)體（半導(dǎo)體（10-3109m） 絕緣體（絕緣體（109m） SLR 1)1 (0tt ttt00 ttdtd1 元

2、素周期表元素周期表A族，堿金屬，外殼層價電子數(shù)為族，堿金屬，外殼層價電子數(shù)為1，其價電子在外，其價電子在外加電場作用下由價帶躍遷到導(dǎo)帶，形成電流。因此只加電場作用下由價帶躍遷到導(dǎo)帶，形成電流。因此只有那些電子未填滿能帶的材料才有導(dǎo)電性。有那些電子未填滿能帶的材料才有導(dǎo)電性。AA族，外殼層價電子數(shù)為族，外殼層價電子數(shù)為1 1貴金屬，貴金屬，d殼層填滿、與原子核有強交互作用，使殼層填滿、與原子核有強交互作用，使s殼層殼層電子與核作用大大減弱，其價電子在外加電場作用下進電子與核作用大大減弱，其價電子在外加電場作用下進入導(dǎo)帶，導(dǎo)電性極好。入導(dǎo)帶，導(dǎo)電性極好。d殼層填滿，與原子和有強交互作用，使殼層填滿

3、，與原子和有強交互作用，使s殼層電子殼層電子與核作用大大減弱，其價電子在外加電場作用下進與核作用大大減弱，其價電子在外加電場作用下進入導(dǎo)帶，導(dǎo)電性極好。入導(dǎo)帶，導(dǎo)電性極好。A族，外殼層價電子數(shù)為族，外殼層價電子數(shù)為2。Mg的的3p能帶與能帶與3s能帶重疊，能帶重疊，3s上的電子可躍遷到上的電子可躍遷到3p能帶上，也有較好的導(dǎo)電性。能帶上，也有較好的導(dǎo)電性。A族，外殼層價電子數(shù)為族，外殼層價電子數(shù)為2A族，外殼層價電子數(shù)為族，外殼層價電子數(shù)為3d殼層電子逐漸填滿過渡金屬。殼層電子逐漸填滿過渡金屬。Fe原子形成晶體時原子形成晶體時4s能帶能帶與與3d能帶重疊。由于價電子核內(nèi)層電子有強的交互作用，鐵

4、能帶重疊。由于價電子核內(nèi)層電子有強的交互作用，鐵的導(dǎo)電性稍差。的導(dǎo)電性稍差。d殼層電子逐漸填滿過渡金屬殼層電子逐漸填滿過渡金屬金屬的導(dǎo)電理論金屬的導(dǎo)電理論 經(jīng)典電子理論經(jīng)典電子理論 金屬晶體為正離子電子金屬晶體為正離子電子氣氣 外加電場時，自由電子定外加電場時，自由電子定向遷移，形成電流。自由向遷移，形成電流。自由電子與正離子機械碰撞產(chǎn)電子與正離子機械碰撞產(chǎn)生電阻生電阻EevtmEeatv tmEevv221 2222nevmLvnemJE電子在自由程終點獲得的定向遷移速度電子在自由程終點獲得的定向遷移速度平均速度平均速度電流密度電流密度電阻率表達式電阻率表達式散射系數(shù)散射系數(shù)vLmEnetm

5、EnevneJ2222L1a加速度加速度t兩次碰撞時間間隔兩次碰撞時間間隔E電場強度電場強度m電子質(zhì)量電子質(zhì)量n單位體積自由電子數(shù)單位體積自由電子數(shù)在量子理論中為在量子理論中為n*，代表，代表單位體積內(nèi)實際參加導(dǎo)電單位體積內(nèi)實際參加導(dǎo)電的電子數(shù)的電子數(shù)e電子電荷電子電荷v電子速度電子速度L電子平均自由程電子平均自由程影響導(dǎo)電性的因素影響導(dǎo)電性的因素 溫度升高，離子熱振動加劇，原子溫度升高，離子熱振動加劇，原子無序度加大，使電子散射幾率加大，無序度加大，使電子散射幾率加大，電阻率加大電阻率加大 冷加工使晶格畸變，使電子散射幾冷加工使晶格畸變，使電子散射幾率加大，原子間距有所改變，電阻率加大，原子

6、間距有所改變，電阻率加大率加大 壓力通常使電阻率降低壓力通常使電阻率降低 熱處理通過晶格畸變、點缺陷、熱處理通過晶格畸變、點缺陷、晶粒尺寸的變化影響電阻率晶粒尺寸的變化影響電阻率)1 (0ttDttdtd1合金的導(dǎo)電性合金的導(dǎo)電性連續(xù)固溶體，最大電阻連續(xù)固溶體，最大電阻率通常在率通常在50原子濃度原子濃度處。主要是異類原子引處。主要是異類原子引起溶劑晶格畸變。起溶劑晶格畸變。溶質(zhì)為過渡元素時，電溶質(zhì)為過渡元素時，電阻率增大更為顯著。因阻率增大更為顯著。因為溶劑的部分價電子會為溶劑的部分價電子會進入過渡元素未填滿的進入過渡元素未填滿的d或或f電子層，減少了有電子層，減少了有效電子數(shù)。用做電熱合效

7、電子數(shù)。用做電熱合金和電阻合金。金和電阻合金。馬基申定律馬基申定律 低濃度下固溶體電阻低濃度下固溶體電阻 溶劑電阻（晶格熱振溶劑電阻（晶格熱振動，電子散射），與溫度動，電子散射），與溫度有關(guān)，絕對零度時為零。有關(guān)，絕對零度時為零。 殘余電阻（合金原子，殘余電阻（合金原子，空位、間隙原子及位錯空位、間隙原子及位錯等），與溫度無關(guān)。等），與溫度無關(guān)。cTT)()()(T 低濃度下溶質(zhì)原子引起的殘余電阻與溫度無關(guān)，固溶體的低濃度下溶質(zhì)原子引起的殘余電阻與溫度無關(guān)，固溶體的電阻溫度系數(shù)低于純金屬，而固溶體電阻率隨溫度變化的電阻溫度系數(shù)低于純金屬，而固溶體電阻率隨溫度變化的斜率與純金屬相同。斜率與純金屬

8、相同。 高濃度下，高濃度下， 和和 均隨溫度變化。均隨溫度變化。 含有過渡金屬元素時（如加入含有過渡金屬元素時（如加入Mn），可能出現(xiàn)），可能出現(xiàn) 錳銅精密電阻合金，具有低的電阻溫度系數(shù)。錳銅精密電阻合金，具有低的電阻溫度系數(shù)。)(T ttttttdtddtddtd11)(1 tttdtd1 111dtddtddtdt0dtd)(T 有序固溶體的導(dǎo)電性有序固溶體的導(dǎo)電性 固溶體有序化使點陣規(guī)律固溶體有序化使點陣規(guī)律性加強，減小電子散射，性加強，減小電子散射，使導(dǎo)電性加強。使導(dǎo)電性加強。 冷加工破壞固溶體的有序冷加工破壞固溶體的有序度，增加電阻率。度，增加電阻率。 電阻測量法是研究有序固電阻測量

9、法是研究有序固溶體的有效方法。溶體的有效方法。不均勻固溶體（不均勻固溶體（K狀態(tài)）的電阻狀態(tài)）的電阻 固溶體中存在溶劑原子的偏聚區(qū)成分波動或原子排列短固溶體中存在溶劑原子的偏聚區(qū)成分波動或原子排列短程有序，故能強烈地散射電子，使電阻率增加。程有序，故能強烈地散射電子，使電阻率增加。 回火能促使偏聚區(qū)的形成。回火能促使偏聚區(qū)的形成。 加熱到高溫或進行強烈的冷加工，使偏聚區(qū)消失，可降低加熱到高溫或進行強烈的冷加工，使偏聚區(qū)消失，可降低電阻率。電阻率。 鋁銅合金。加熱到單相區(qū)固溶；淬火形成過飽和單相固溶鋁銅合金。加熱到單相區(qū)固溶；淬火形成過飽和單相固溶體；加溫時效，析出體；加溫時效，析出GP區(qū)、區(qū)、

10、，等。等。 可用電阻分析法研究鋁合金的時效過程?？捎秒娮璺治龇ㄑ芯夸X合金的時效過程。鋁合金在鋁合金在180時效時效5 5秒鐘，銅原子的偏聚秒鐘，銅原子的偏聚金屬化合物的導(dǎo)電性金屬化合物的導(dǎo)電性 金屬化合物（如金屬化合物（如FeAl3,NiAl3）的導(dǎo)電性通常比其）的導(dǎo)電性通常比其組元的導(dǎo)電性低得多，主要是金屬鍵部分地為共組元的導(dǎo)電性低得多，主要是金屬鍵部分地為共價鍵或離子鍵所代替。價鍵或離子鍵所代替。 電子化合物（如電子化合物（如Cu3Zn8）主要是金屬鍵結(jié)合，導(dǎo)）主要是金屬鍵結(jié)合，導(dǎo)電性介于固溶體和金屬化合物之間。電性介于固溶體和金屬化合物之間。 間隙相間隙相(如如TiC)具有金屬鍵和的特性

11、，導(dǎo)電性較好。具有金屬鍵和的特性，導(dǎo)電性較好。多相合金的導(dǎo)電性多相合金的導(dǎo)電性 當(dāng)合金為退火態(tài)、無織構(gòu)，且組成相的電導(dǎo)率相近時（電當(dāng)合金為退火態(tài)、無織構(gòu)，且組成相的電導(dǎo)率相近時（電導(dǎo)率之比約導(dǎo)率之比約0.751.75），雙相合金的導(dǎo)電性符合各項合），雙相合金的導(dǎo)電性符合各項合金相加規(guī)律。金相加規(guī)律。 p、q為體積百分數(shù)。為體積百分數(shù)。 c1、c2為質(zhì)量百分數(shù)。為質(zhì)量百分數(shù)。121qpqp1212211cccc兩相片狀組織兩相片狀組織導(dǎo)電方向?qū)щ姺较驅(qū)щ姺较驅(qū)щ姺较?211cc 2211cc導(dǎo)電性的測量導(dǎo)電性的測量 電橋法（單電橋，雙電橋克服附加電阻）電橋法（單電橋，雙電橋克服附加電阻） 直流電

12、位差計測量法（消除連線電阻和接觸電阻）直流電位差計測量法（消除連線電阻和接觸電阻） 半導(dǎo)體電阻的測量（四探針法）半導(dǎo)體電阻的測量（四探針法） 絕緣體電阻的測量（電容和沖擊檢流計測量法）絕緣體電阻的測量（電容和沖擊檢流計測量法）1、工作電流標準化（、工作電流標準化（K到到N）2、求待測電動勢（、求待測電動勢（K到到X）3、求待測電阻、求待測電阻RxRx=R標標Ux/U標標特點：消除連線電阻和接觸特點：消除連線電阻和接觸電阻電阻bNREI bKNxxRREIRE電阻分析的應(yīng)用電阻分析的應(yīng)用 合金的時效合金的時效 合金的有序無序轉(zhuǎn)變合金的有序無序轉(zhuǎn)變 固溶體的溶解度固溶體的溶解度 淬火鋼的回火淬火鋼

13、的回火Al-Cu合金時效步驟：合金時效步驟：1、加熱到、加熱到單相區(qū)固溶單相區(qū)固溶2、淬水，得到過飽和、淬水，得到過飽和固溶固溶體體3、在室溫或加熱時效：、在室溫或加熱時效：a. 析出析出GP區(qū)（與基體共格）區(qū)（與基體共格）b. 析出析出（與基體共格）（與基體共格）c. 析出析出（與基體半共格）（與基體半共格）d. 析出析出CuAl2（與基體非共格），（與基體非共格），并聚集長大?；w并聚集長大。基體Cu含量減少，電含量減少，電阻下降。阻下降。鋁合金在鋁合金在180時效時效5 5秒鐘，銅原子的偏聚秒鐘，銅原子的偏聚25時效產(chǎn)生的時效產(chǎn)生的GPGP區(qū)在區(qū)在215215保保溫時又溶回到基體中，形成

14、均溫時又溶回到基體中，形成均勻固溶體，電阻下降。勻固溶體，電阻下降。合金的有序無序轉(zhuǎn)變合金的有序無序轉(zhuǎn)變（有序結(jié)構(gòu)電阻率低）（有序結(jié)構(gòu)電阻率低）測量方法：測量方法：1、將不同成分的試樣加熱到略低、將不同成分的試樣加熱到略低于共晶（共析）轉(zhuǎn)變溫度于共晶（共析）轉(zhuǎn)變溫度t0，保溫，保溫足夠的時間，然后淬火得到過飽和足夠的時間，然后淬火得到過飽和固溶體。固溶體。2、把淬火試樣加熱到低于、把淬火試樣加熱到低于t0的各的各個溫度保溫，使組織達到平衡。個溫度保溫，使組織達到平衡。3、然后再淬火到室溫測量電阻率，、然后再淬火到室溫測量電阻率，作出作出-B-B曲線。曲線。4 4、找出轉(zhuǎn)折點對應(yīng)的濃度，即為、找

15、出轉(zhuǎn)折點對應(yīng)的濃度，即為各溫度下各溫度下B B在在A A中的溶解度。中的溶解度。淬火鋼的回火淬火鋼的回火1 1、110110馬氏體分解，正方度馬氏體分解，正方度下降，電阻率降低。含下降，電阻率降低。含C C量越量越高，馬氏體脫溶分解（電阻率高，馬氏體脫溶分解（電阻率下降）越急劇。下降）越急劇。2 2、230230殘余奧氏體分解，基殘余奧氏體分解，基體體C C含量減少，電阻率下降。含量減少，電阻率下降。材料的疲勞過程材料的疲勞過程缺陷密度增高、裂紋的形成，使試樣電阻增加。缺陷密度增高、裂紋的形成，使試樣電阻增加。半導(dǎo)體的電學(xué)性能半導(dǎo)體的電學(xué)性能 半導(dǎo)體中電子的能量狀態(tài)能帶半導(dǎo)體中電子的能量狀態(tài)能

16、帶 滿帶、禁帶和導(dǎo)帶滿帶、禁帶和導(dǎo)帶 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體 N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 PN結(jié)的特性結(jié)的特性 由于電子能否由價帶躍遷到空的導(dǎo)帶中，主要取決于能隙由于電子能否由價帶躍遷到空的導(dǎo)帶中，主要取決于能隙的大小。的大小。C、Si、Ge、Sn的能隙分別為的能隙分別為5.4eV、1.1eV、0.67eV和和0.08eV?？梢运愕檬覝兀??？梢运愕檬覝兀?7）下上述元素中進入）下上述元素中進入導(dǎo)帶的電子幾率分別為導(dǎo)帶的電子幾率分別為1.2x10-47、2.5x10-10、1.5x10-6和和0.17。故金剛石為絕緣體，錫可算作導(dǎo)體，而硅、鍺即為半導(dǎo)體。故金剛石為絕緣體，錫可算作導(dǎo)體，

17、而硅、鍺即為半導(dǎo)體。 本征半導(dǎo)體純凈的無結(jié)構(gòu)缺陷半導(dǎo)體單晶，如單晶本征半導(dǎo)體純凈的無結(jié)構(gòu)缺陷半導(dǎo)體單晶，如單晶Si。 半導(dǎo)體受到熱激發(fā)，滿帶中的部分價電子躍遷到空帶中，形半導(dǎo)體受到熱激發(fā)，滿帶中的部分價電子躍遷到空帶中，形成自由電子和空穴。兩者成對出現(xiàn)。成自由電子和空穴。兩者成對出現(xiàn)。 無外電場作用，自由電子和空穴運動無規(guī)則，不產(chǎn)生電流。無外電場作用，自由電子和空穴運動無規(guī)則，不產(chǎn)生電流。 加外電場，電子逆電場方向運動，空穴順電場方向運動，形加外電場，電子逆電場方向運動，空穴順電場方向運動，形成電流。故自由電子和空穴統(tǒng)稱為載流子。成電流。故自由電子和空穴統(tǒng)稱為載流子。本征半導(dǎo)體的電學(xué)性能本征半

18、導(dǎo)體的電學(xué)性能 本征載流子（自由電子和空穴）濃度相等：本征載流子（自由電子和空穴）濃度相等： 遷移率單位場強下自由電子和空穴的平均漂移速度遷移率單位場強下自由電子和空穴的平均漂移速度 電流密度單位面積的電流電流密度單位面積的電流 電阻率和電導(dǎo)率電阻率和電導(dǎo)率kTETKnngpi2exp2/31 nnv ppvpnipiniiqnqnqnj1kTEqngpni2exp)(10qnvj 摻雜半導(dǎo)體摻雜半導(dǎo)體 N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入五價元素雜質(zhì)（在本征半導(dǎo)體中摻入五價元素雜質(zhì)（P、As、Sb等，形成多余價電子。等，形成多余價電子。該多余價電子能量

19、狀態(tài)較高，在常溫下能進入導(dǎo)帶，使自由電子濃度極大該多余價電子能量狀態(tài)較高，在常溫下能進入導(dǎo)帶，使自由電子濃度極大提高。提高。 五價元素稱為施主雜質(zhì)（提供多余電子）五價元素稱為施主雜質(zhì)（提供多余電子） N型半導(dǎo)體（電子型半導(dǎo)體）中，自由電子的濃度大，稱為多數(shù)載流子，型半導(dǎo)體（電子型半導(dǎo)體）中，自由電子的濃度大，稱為多數(shù)載流子，簡稱多子。電流由自由電子產(chǎn)生。簡稱多子。電流由自由電子產(chǎn)生。 本征激發(fā)產(chǎn)生的空穴被自由電子復(fù)合，故空穴的數(shù)量少，稱為少子。本征激發(fā)產(chǎn)生的空穴被自由電子復(fù)合，故空穴的數(shù)量少，稱為少子。N型半導(dǎo)體電導(dǎo)率隨溫度的變化型半導(dǎo)體電導(dǎo)率隨溫度的變化隨溫度的增加，越來越多的施主雜質(zhì)電子能

20、進入導(dǎo)帶，最后直到所有隨溫度的增加，越來越多的施主雜質(zhì)電子能進入導(dǎo)帶，最后直到所有雜質(zhì)電子全部進入導(dǎo)帶。當(dāng)達到這一溫度時，稱為施主耗盡。此時電雜質(zhì)電子全部進入導(dǎo)帶。當(dāng)達到這一溫度時，稱為施主耗盡。此時電導(dǎo)率為常數(shù)（因為溫度太低，無本征電子及空穴的導(dǎo)電）。導(dǎo)率為常數(shù)（因為溫度太低，無本征電子及空穴的導(dǎo)電）。通常選擇在施主耗盡即平臺溫度的范圍內(nèi)工作。通常選擇在施主耗盡即平臺溫度的范圍內(nèi)工作。P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入三價元素雜質(zhì)（在本征半導(dǎo)體中摻入三價元素雜質(zhì)（B、Al、Ga、In，形成高濃度空穴。，形成高濃度空穴。在常溫下價帶中的價電子能進入三價元素的空穴，而在價帶在產(chǎn)生空穴。在常溫

21、下價帶中的價電子能進入三價元素的空穴，而在價帶在產(chǎn)生空穴。 三價元素稱為受主雜質(zhì)（能接受價電子）。三價元素稱為受主雜質(zhì)（能接受價電子）。 P型半導(dǎo)體（空穴型半導(dǎo)體）中，空穴的濃度大，稱為多數(shù)載流子，簡稱型半導(dǎo)體（空穴型半導(dǎo)體）中，空穴的濃度大，稱為多數(shù)載流子，簡稱多子。電流由空穴產(chǎn)生。多子。電流由空穴產(chǎn)生。 本征激發(fā)產(chǎn)生的自由電子被空穴復(fù)合，故自由電子的數(shù)量少，稱為少子。本征激發(fā)產(chǎn)生的自由電子被空穴復(fù)合，故自由電子的數(shù)量少，稱為少子。PN結(jié)的產(chǎn)生及特性結(jié)的產(chǎn)生及特性 P區(qū)中空穴向區(qū)中空穴向N區(qū)擴散，在交接面的區(qū)擴散，在交接面的P區(qū)中只留下三價摻雜負離子。區(qū)中只留下三價摻雜負離子。 N區(qū)區(qū)中自由

22、電子向中自由電子向P區(qū)擴散，在交接面的區(qū)擴散，在交接面的N區(qū)中只留下五價摻雜正離子。故在交區(qū)中只留下五價摻雜正離子。故在交接面形成空間電荷區(qū)。接面形成空間電荷區(qū)。 空間電荷區(qū)形成由空間電荷區(qū)形成由N指向指向P區(qū)的內(nèi)電場和內(nèi)建電位差，阻止空穴和自由電區(qū)的內(nèi)電場和內(nèi)建電位差，阻止空穴和自由電子的擴散，最終擴散和漂移達到動態(tài)平衡。子的擴散，最終擴散和漂移達到動態(tài)平衡。 無外加電場，無外加電場，PN區(qū)內(nèi)無電流。區(qū)內(nèi)無電流。PN結(jié)的單向?qū)щ娦越Y(jié)的單向?qū)щ娦酝饧诱螂妷?，外加正向電壓?PN區(qū)內(nèi)建電位差減小，空穴和自由電子的擴散和漂移的平區(qū)內(nèi)建電位差減小，空穴和自由電子的擴散和漂移的平衡被打破，擴散大于漂

23、移，產(chǎn)生衡被打破，擴散大于漂移，產(chǎn)生P指向指向N的正向電流。的正向電流。U越大，電流越大。越大，電流越大。外加反向電壓，外加反向電壓， PN區(qū)內(nèi)建電位差增大，擴散小于漂移，以致與停止。但產(chǎn)區(qū)內(nèi)建電位差增大，擴散小于漂移，以致與停止。但產(chǎn)生生N指向指向P的反向電流。由于是少子產(chǎn)生，故電流極小。的反向電流。由于是少子產(chǎn)生，故電流極小。上述機制形成了上述機制形成了PN結(jié)的單向?qū)щ娦?。這是構(gòu)成半導(dǎo)體二極管和三極管的基結(jié)的單向?qū)щ娦?。這是構(gòu)成半導(dǎo)體二極管和三極管的基礎(chǔ)。礎(chǔ)。超導(dǎo)電性超導(dǎo)電性超導(dǎo)體的特性超導(dǎo)體的特性1、完全導(dǎo)電性、完全導(dǎo)電性 有報導(dǎo)說用有報導(dǎo)說用Nb0.75Zr0.25合金超導(dǎo)導(dǎo)線制成的超

24、導(dǎo)螺線管，估計其超導(dǎo)合金超導(dǎo)導(dǎo)線制成的超導(dǎo)螺線管，估計其超導(dǎo)電流衰減時間不小于電流衰減時間不小于10萬年。萬年。 超導(dǎo)體沒有電阻，因而是等電位的，其中沒有電場。超導(dǎo)體沒有電阻，因而是等電位的，其中沒有電場。2、完全的抗磁性邁斯鈉效應(yīng)、完全的抗磁性邁斯鈉效應(yīng) 試樣表面產(chǎn)生感應(yīng)磁場，抵消外磁場。試樣表面產(chǎn)生感應(yīng)磁場，抵消外磁場。評價超導(dǎo)材料的性能指標：評價超導(dǎo)材料的性能指標：1、臨界轉(zhuǎn)變溫度、臨界轉(zhuǎn)變溫度Tc2、臨界磁場強度、臨界磁場強度Hc(T)兩類超導(dǎo)體兩類超導(dǎo)體21)0()(cccTTHTH超導(dǎo)現(xiàn)象的物理本質(zhì)超導(dǎo)現(xiàn)象的物理本質(zhì)超導(dǎo)態(tài)時，電子與晶格點陣相互作用，使電超導(dǎo)態(tài)時，電子與晶格點陣相互

25、作用，使電子克服靜電斥力而相互吸引，組成電子對子克服靜電斥力而相互吸引，組成電子對庫柏電子對，通過晶格的阻力為零。庫柏電子對，通過晶格的阻力為零。超導(dǎo)態(tài)電子結(jié)成庫柏對時能量比正常態(tài)的兩超導(dǎo)態(tài)電子結(jié)成庫柏對時能量比正常態(tài)的兩個電子的能量低。溫度和磁場破壞庫柏對的個電子的能量低。溫度和磁場破壞庫柏對的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性。溫度越低，超導(dǎo)體越穩(wěn)定。溫度越低，超導(dǎo)體越穩(wěn)定。熱電性賽貝克效應(yīng)熱電性賽貝克效應(yīng) 賽貝克效應(yīng)（材料不同，組成閉合回路，兩接頭存在溫差）賽貝克效應(yīng)（材料不同，組成閉合回路，兩接頭存在溫差） 熱電勢率熱電勢率dTd12 )(2112TT 溫差電位溫差電位熱端高能電子向冷端擴散，結(jié)果熱端帶正

26、電（缺少電子），熱端高能電子向冷端擴散，結(jié)果熱端帶正電（缺少電子），冷端帶負電（有富余電子），由熱端指向冷端的溫差電場阻冷端帶負電（有富余電子），由熱端指向冷端的溫差電場阻止了電子的進一步擴散，最終形成穩(wěn)定的溫差電位差止了電子的進一步擴散，最終形成穩(wěn)定的溫差電位差。),(),()()(21121221211212TTVTTVTVTV熱電偶回路的熱電勢由熱電偶回路的熱電勢由溫差電位差和接觸電位差構(gòu)成溫差電位差和接觸電位差構(gòu)成E熱電偶測溫?zé)犭娕紲y溫鉑銠鉑，鎳鉻鎳鋁，銅康銅鉑銠鉑，鎳鉻鎳鋁，銅康銅12對應(yīng)的溫差（對應(yīng)的溫差（575）25600（測量端溫度）（測量端溫度）6001225)25,600()25,600()600(121212VVV熱電子效應(yīng)熱電子效應(yīng)熱電子發(fā)射機理熱電子發(fā)射機理固體受熱（固體受熱（W等，加熱等，加熱1000以上以上），），內(nèi)部自由電子動能足夠大，就會溢出固內(nèi)部自由電子動能足夠大，就會溢出固體表面形成熱電子發(fā)射。體表面形成熱電子發(fā)射。 應(yīng)用方式