功能材料概論(1)課件

第二章電功能材料半導體材料超導體材料電接點（觸頭）材料以特殊的電學性能或各種電效應作為主要性能指標的一類材料。半導體材料超導材料電接點（觸頭）材料導電材料的分類按導電機理可分為：電子導電材料和離子導電材料兩大類。

電子導電材料包括導體、超導體和半導體：半導體10-710-610-510-410-310-210-1100101102103104105106電導率σS/m絕緣體

導體超導體：σ→∞導體電阻率公式

電阻率公式：ρi取決于晶格缺陷的多少，缺陷越多，ρi越大，一般與溫度無關；ρT取決于晶格的熱振動。電阻率隨著溫度升高而升高，這是導體的一個特征。導體材料的種類導體材料按照化學成分主要有以下三種：（1）金屬材料。電導率在107~108S/m之間；銀（6.63×107S/m）、銅（5.85×107S/m）和鋁（3.45×107S/m）（2）合金材料。電導率在105~107S/m之間；黃銅（1.60×107S/m），鎳鉻合金（9.30×105S/m）（3）無機非金屬材料。電導率在105~108S/m之間。石墨在基晶方向為2.5×106S/m。導體材料的應用金屬導體材料主要用作：電纜材料、電機材料、導電引線材料、導體布線材料、輻射屏蔽材料、電池材料、開關材料、傳感器材料、信息傳輸材料、釋放靜電材料和接點材料等，還可以作成各種金屬填充材料和金屬復合材料。

合金導體材料主要用作電阻材料和熱電偶材料，如鉑銠-鉑熱電偶等。非金屬導體材料主要用作耐腐蝕導體和導電填料。(一)基本概念當大量原子結(jié)合成晶體時（如，1019個原子大約可形成1mm3的晶體),由于相鄰原子電子云相互交疊，對應于孤立原子中的每一能級都將分裂成有一定能量寬度的能帶。（1）能帶EnergyBand一、半導體的能帶結(jié)構(gòu)電子數(shù)量增加時能級擴展成能帶(2)帶隙BandGap能帶之間的區(qū)域（3）禁帶ForbiddenBand帶隙不存在電子的能級（4）價帶

ValenceBand對應價電子能級的能帶導體的能帶中都有末被填滿的價帶，在外電場的作用下，電子可由價帶躍遷到導帶，從而形成電流。絕緣體的能帶結(jié)構(gòu)是滿帶與導帶之間被一個較寬的禁帶所隔開，在常溫下幾乎很少有電子可以被激發(fā)越過禁帶，因此其電導率很低。鈉的能帶結(jié)構(gòu)導帶

禁帶

半導體能帶結(jié)構(gòu)下面是價帶，其價帶是充滿了電子，因此是一個滿價帶。上面是導帶，而導帶是空的。滿價帶和空導帶之間是禁帶，其禁帶寬度比較窄，一般在1ev左右。價帶中的電子受能量激發(fā)后，如果激發(fā)能大于Eg，電子可以從價帶躍遷到導帶上，同時在價帶中留下一個空的能級位置--空穴。二、典型半導體材料及其應用按組成分類元素半導體化合物半導體固溶體半導體(一)、元素半導體元素半導體本征半導體雜質(zhì)半導體

高純度、無缺陷的元素半導體。雜質(zhì)濃度小于10-9

在本征半導體中有意加入少量的雜質(zhì)元素，以控制電導率，形成雜質(zhì)半導體。元素半導體在元素周期表中介于金屬和非金屬之間具有半導體性質(zhì)的元素有十二種，但是其中具備實用價值的元素半導體材料只有硅、鍺和硒。硒是最早使用的，而硅和鍺是當前最重要的半導體材料，尤其是硅材料由于具有許多優(yōu)良持性，絕大多數(shù)半導體器件都是用硅材料制作的。2、雜質(zhì)半導體利用將雜質(zhì)元素摻入純元素中，把電子從雜質(zhì)能級（帶）激發(fā)到導帶上或者把電子從價帶激發(fā)到雜質(zhì)能級上，從而在價帶中產(chǎn)生空穴的激發(fā)叫非本征激發(fā)或雜質(zhì)激發(fā)。這種半導體叫雜質(zhì)半導體。雜質(zhì)半導體本身也存在本征激發(fā)，一般雜質(zhì)半導體中摻雜雜質(zhì)的濃度很低，如十億分之一就可達到目的。雜質(zhì)半導體n型半導體p型半導體摻雜原子的價電子多于純元素的價電子，又稱施主型半導體摻雜原子的價電子少于純元素的價電子，又稱受主型半導體2、雜質(zhì)半導體n型半導體（電子型，施主型）

ⅣA族元素(C、Si、Ge、Sn)中摻入以VA族元素(P、As、Sb、Bi)后，造成摻雜元素的價電子多于純元素的價電子，其導電機理是電子導電占主導，這類半導體是n型半導體。p型半導體（空穴型，受主型）

ⅣA族元素(C、Si、Ge、Sn)中摻入以ⅢA族元素（如B）時，摻雜元素的價電子少于純元素的價電子，它們的原子間生成共價鍵以后，還缺一個電子，而在價帶其中產(chǎn)生空穴。以空穴導電為主，摻雜元素是電子受主，這類半導體是p型半導體。雜質(zhì)半導體的能帶結(jié)構(gòu)N型半導體逾量電子處于施主能級，施主能級與導帶底能級之差Ed遠小于禁帶寬度Eg,相差近三個數(shù)量級。因此，雜質(zhì)電子比本征激發(fā)更容易激發(fā)到導帶。例如Si摻雜十億分之一As時，其Eg為1.6×10-19J，Ed為6.4×10-21J。Ge摻雜十億分之一Sb時，其Eg為1.15×10-19J，Ed為1.6×10-21J。(二)化合物半導體二元化合物GaAs（砷化鎵)、CdS鎘、SiC、GeS鍺、AsSe3硒等。三元化合物AgGeTe2、AgAsSe2、CuCdSnTe4等（碲）發(fā)光二極管GaAs制備隧道二極管1二元化合物半導體

它們由兩種元素組成，而且種類很多，主要有III-V族化合物半導體、II-VI族化臺物半導體、IV-VI族化合物半導體、II-IV族化合物半導體、鉛化物及氧化物半導體等。二元化合物半導體有許多為元素半導體所不具有的性質(zhì)，開辟了應用的新領域。(二)化合物半導體二元化合物半導體(1)ⅢA族和ⅤA族元素組成：Al,Ga,In和P,As,Sb組成9種(2)ⅡB族和ⅥA族元素組成：Zn,Cd,Hg與S,Se,Te組成(3)ⅣA族和ⅣA族元素之間形成：SiC等(4)ⅣA族和ⅥA族元素組成的：GeS,GeSe,SnTe,PbS等(5)ⅤA族和ⅥA族元素組成的：AsSe3,AsTe3,AsS3等多元化合物半導體(1)ⅠB-ⅢA-(ⅥA)2組成的多元化合物半導體，AgGeTe2(2)ⅠB-ⅤA

-(ⅥA)2組成的多元化合物半導體,AgAsSe2(3)(ⅠB)2-ⅡB-ⅣA-(ⅥA)4組成的多元化合物半導體,如CuCdSnTe4等（碲）2三元化合物半導體以A1GaAs和GaAsP為代表的三元化合物半導體材料，已為人們廣泛研究，可制作發(fā)光器件；此外AgSbTe2是良好的溫差電材料；CdCr2Se4，MgCr2S4是磁性半導體材料；SrTiO3是超導電性半導體材料，在氧欠缺的條件下，它表現(xiàn)出超導電性。(三)、固溶體半導體由兩種或多種元素或化合物互溶而成的。二元系固溶體半導體

Si-Ge，Bi-Sb三元系固溶體半導體（碲鎘汞）Hg1-xCdxTe（鎵砷磷）GeAs1-xPx最重要的紅外探測器材料用于高速響應器件、光通信等元素半導體或化合物半導體相互溶解而成的半導體材料稱為固溶體半導體。它的一個重要持性是禁帶寬度（Eg）隨固溶度的成分變化，因此可以利用固溶體得到有多種性質(zhì)的半導體材料。例如Ge—Si固溶體Eg的變化范圍約在0.7~1.2ev，GaAs—GaP固溶體Eg變化范圍約在1.35~2.25ev。所以可以利用GaAs1-xPx，隨x變化而作出能發(fā)不同波長的發(fā)光二極管。Sb2Te3—Bi2Te3相Bi2Se3—Bi2Te3是較好的溫差電材料。固溶體半導體用于制備光電子器件、各種波長的激光器、探測器、光電子集成電路、特種晶體管等

(三)、固溶體半導體（四）、非晶態(tài)半導體非晶態(tài)物質(zhì)的特征是原子排列沒有規(guī)律。從長程看雜亂無章，有時也叫無定形物質(zhì)。在非晶態(tài)材料中有一些在常態(tài)下是絕緣體或高阻體，但是在達到一定值的外界條件（如電場、光、溫度等）時，就呈現(xiàn)出半導體電性能，稱之為非晶態(tài)半導體材料，也叫玻璃態(tài)半導體。非晶態(tài)半導體材料在開關元件、記憶元件、固體顯示、熱敏電阻和太陽能電池等的應用方面都有令人鼓舞的前景。例如，a-Si:H太陽能電池產(chǎn)量已占總太陽能電池產(chǎn)量的30％，它不僅占領了計算器等家用電器電源的市場，而且裝備了太陽能電池汽車和模型飛機；500kW的電站己投入試運行。（五）、有機半導體

有一些有機物也具有半導體性質(zhì)，研究表明在固態(tài)電子器件中將會發(fā)揮其作用。(六)半導體材料的應用1、半導體材料在集成電路上的應用：最早用鍺單晶制造二極管和三極管；現(xiàn)在發(fā)展硅器件，以硅單晶為基材的集成電路在電子器件中占主導地位。化合物半導體砷化鎵做微波、超高頻晶體管等；2、半導體在光電子器件、微波器件和電聲耦合器上的應用：發(fā)光管、激光器、光電池、光集成等；3、半導體材料在傳感器上的應用：半導體傳感器2.2超導材料超導材料的定義1911年OnnesHK在研究極低溫度下金屬導電性時發(fā)現(xiàn)，當溫度降到4.2K時，汞的電阻率突然降低到接近于零。這種現(xiàn)象稱為汞的超導現(xiàn)象。從此，超導材料的研究引起了廣泛的關注，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)了上千種超導材料。定義：超導電現(xiàn)象：材料的電阻隨溫度降低而減小并最終出現(xiàn)零電阻的現(xiàn)象。超導體：低于某一溫度出現(xiàn)超導電性的物質(zhì)。一、超導體的基本特性特性一：完全導電性（零電阻）利用精確核磁共振方法測量超導電流產(chǎn)生的磁場，來研究螺線管內(nèi)超導電流的衰變，得出的結(jié)論是超導電流的衰變時間不短于10萬年。特性二：完全抗磁性（B=0）處于超導狀態(tài)的金屬，不管其經(jīng)歷如何，磁感應強度B始終為零。這一現(xiàn)象為邁斯納（Meissner）1933年發(fā)現(xiàn)，稱為邁斯納效應。磁力線不能進入超導體內(nèi)部超導體的基本特性特性三：臨界溫度（Tc）、臨界磁場強度（Hc）、臨界電流JC是約束超導現(xiàn)象的三大臨界條件。

當溫度超過臨界溫度時，超導態(tài)就消失；同時，當超過臨界電流或者臨界磁場時，超導態(tài)也會消失，三者具有明顯的相關性。只有當上述三個條件均滿足超導材料本身的臨界值時，才能發(fā)生超導現(xiàn)象（由Tc、Hc，Jc形成的閉合曲面內(nèi)為超導態(tài)）。超導體的基本特性特性四：約瑟夫森（BDJosephson）效應（承擔超導電的超導電子還可以穿越極薄絕緣體勢壘）經(jīng)典力學中，若兩個區(qū)域被一個勢壘隔開，則只有粒子具有足夠的能量時，其才會從一個區(qū)域進入另一個區(qū)域。量子力學中，粒子具有足夠的能力不再是一個必要條件，一個能量不太高的粒子也可能會以一定的概率“穿過”勢壘，即所謂的“隧道效應”。（約瑟夫森語言并被后人證實）超導體的種類（按邁斯納效應分）按照邁斯納（Meissner）效應分類：第一類超導體和第二類超導體第一類超導體（軟超導體）當H<HC時，B＝0（B為磁感應強度）當H>HC時，B＝μH第一類超導體只有一個臨界磁場，即HC

只有一個特征值。除釩、鈮、釕外，元素超導體都是第一類超導體超導體的種類（按邁斯納效應分）第二類超導體（硬超導體）（兩個臨界磁場強度）當H<HC1時，B＝0，處于邁斯納狀態(tài)，完全抗磁當Hc1<H<HC2時，處于混合狀態(tài)，但電阻仍為零，這時體內(nèi)有磁感應線穿過，形成許多半徑很小的圓柱形正常區(qū)，正常區(qū)周圍是連通的超導區(qū)。當H>HC2時，B＝μH釩、鈮以及大多數(shù)合金或化合物超導體均屬于第二類二、超導材料元素超導體合金超導體金屬間化合物超導體陶瓷超導體高分子超導體在低溫常壓下，具有超導特性的化學元素共有26種，由于臨界溫度太低，無太大實用價值Nb的Tc最高，僅為9.26K1.元素超導體合金超導體合金超導體是機械強度最高、應力應變較小、磁場強度低、臨界電流密度高的超導體，在早期得到實際應用。超導合金主要有Ti-V、Nb-Zr、Mo-Zr、Nb-Ti等合金系，其中Ge-Nb3的臨界溫度最高（23.2K）。3

金屬間化合物超導體金屬間化合物超導體的臨界溫度與臨界磁場一般比合金超導體的高，但此類超導體的脆性大，不易直接加工成帶材或線材。1986年發(fā)現(xiàn)了陶瓷超導體，使超導材料獲得了更高的臨界溫度，如YBaCuO（Tc＝90K）、TiBaCaCuO（Tc＝120K）等。最大缺點為脆性大，加工困難。陶瓷超導體高溫超導材料：Tc＞77K（液N溫度）YBaCuO超導陶瓷1986年超導陶瓷的出現(xiàn)，使超導體的臨界溫度Tc有了很大提高。出現(xiàn)了高溫超導體。超導陶瓷主要有：1。鑭系高溫超導陶瓷：以La2CuO3為代表；2。釔系高溫超導陶瓷：以YBa2Cu2Oy為代表；3。鉍系高溫超導陶瓷：以Bi-Sr-Cu-O為代表；4。鉈系高溫超導陶瓷：以Ta-Ba-Ca-Cu-O為代表；陶瓷超導體4.陶瓷超導體超導陶瓷的應用在信息領域：用作高速轉(zhuǎn)換元件、通信元件和連接電路。在生物醫(yī)學領域：用于核磁共振斷層攝像儀、量子干涉儀、粒子線治療裝置等。在交通運輸領域：完全抗磁體制造的磁懸浮列車、電磁推進器、飛機航天飛機發(fā)射臺等。在電子能源領域：用于超導磁體發(fā)電、超導輸電、超導儲能等在宇宙開發(fā)、軍事領域：潛艇的無螺旋漿無噪聲電磁推進器、超導磁炮等。中國制造MadeinChina2002年1月長116m，寬3.6mm，厚0.28mm鉍系高溫超導帶材試制成功。2002年4月340m長的鉍系高溫超導導線試制成功。已達到了國際先進水平高分子超導體高分子材料通常為絕緣體，但在數(shù)億帕氣壓作用下也可以轉(zhuǎn)變成為超導體。如：四硫富瓦稀四腈代對苯醌二甲烷目前高分子超導體的最高臨界溫度僅僅達到10K

超導體的零電阻效應顯示了其無損耗輸送電流的性質(zhì)，大功率發(fā)電機、電動機如能實現(xiàn)超導化將會大大降低能耗．并使其小型化。如將超導體應用于潛艇的動力系統(tǒng)，可以大大提高它的隱蔽性和作戰(zhàn)能力。在交通運輸方面，負載能力強，速度快的超導懸浮列車和超導船的應用，都依賴于磁場強、體積小、重量輕的超導磁體。三、超導材料的應用此外,

超導體在電工、交通、國防、地質(zhì)探礦和科學研究(回旋加速器、受控熱核反應裝置)中的大工程上都有很多應用。利用超導隧道效應，人們可以制造出世界上最靈敏的電磁信號的探測元件和用于高速運行的計算機元件。三、超導材料的應用

用這種探測器制造的超導量子干涉滋強計可以測量地球磁場幾十億分之一的變化，能測量人的腦磁圖和心磁圖，還可用于探測深水下的潛水艇；放在衛(wèi)星上可用于礦產(chǎn)資源普查；通過測量地球磁場的細微變化為地震預報提供信息。超導體用于微波器件可以大大改善衛(wèi)星通訊質(zhì)量。超導材料的應用顯示出巨大的優(yōu)越性。三、超導材料的應用三、超導材料的應用超導的應用，基本上可以分為強電強磁和弱電弱磁兩大類。（1）超導強電強磁應用主要基于超導體的零電阻特性和完全抗磁性以及非理想第二類超導體所特有的高臨界電流密度和高臨界磁場。主要應用在電力方面如超導電纜、超導磁體（如超導磁懸浮列車）、巨大環(huán)形超導磁體、超導磁分離等。（2）超導弱電弱磁的應用

基于Josephson效應為基礎，建立極靈敏的電子測量裝置為目標的超導電子學，發(fā)展了低溫電子學。如超導量子干涉器件是一種高靈敏度的測量裝置，主要功能是測量磁場。它可以在電工儀表、醫(yī)學、生物、資源開發(fā)、環(huán)境保護、固體材料、地球物理等領域應用。1.電力輸送與儲存目前有大約30%的電能損耗在輸電線路上，采用超導體輸電，可大大減少損耗，且省去了變壓器和變電所。使用巨大的超導線圈，經(jīng)供電勵磁產(chǎn)生磁場而儲存能量。超導磁儲能系統(tǒng)所存能量幾乎可以無損耗的儲存下去，其轉(zhuǎn)換率可高達95%。超導材料的應用實例2.磁流體發(fā)電化學能熱能機械能電能火力發(fā)電熱能電能磁流體發(fā)電3.磁懸浮列車時速400~500km.速度是計算機永遠追求的主題。目前制成的超導開關器件的開關速度，已達到幾微微秒（10-11秒）的高水平，比集成電路要快幾百倍。超導計算機運算速度比現(xiàn)在的電子計算機快100倍，而電能消耗僅是電子計算機的千分之一。如果目前一臺大中型計算機，每小時耗電10千瓦，那么，同樣一臺的超導計算機只需一節(jié)干電池就可以工作了。

4.超導計算機2.3電接點（觸頭）材料電接點是建立和解除電接觸的導電構(gòu)件，廣泛應用于電力系統(tǒng)、電器裝置，儀器儀表、電信和電子設備。按電負荷的大小，電接點分為：強電、中電和弱電。一、強電接點材料電負荷大，要求電接點材料：接觸電阻低、耐電蝕、耐磨損、高的耐電壓強度、良好的來電弧能力，一定的機械強度。一般采用合金材料。空氣開關接點材料

銀系合金：Ag-CdO、Ag-Fe、Ag-W、Ag-石墨等。銅系合金如：Cu-W、Cu-石墨真空開關接點材料

Cu-Bi-Ce、Cu-Fe-Ni-Co-Bi、W-Cu-Bi-Zr合金等西門子真空開關真空開關管二、弱電接點材料弱電接點電負荷及機械負荷都很小，要求接點材料有極好的導電性、極高的化學穩(wěn)定性、良好的抗電火花燒損性和耐磨性。大多用貴金屬合金材料。普及型家居智能弱電箱常用的弱電接點材料有：Au系（金）Ag系（銀）Pt系（鉑）Pd系（鈀）三、復合接點材料通過合理工藝將貴金屬接點材料與非貴金屬基體材料結(jié)合在一起，國外90%以上的弱電接點采用復合接點材料。三復合銀觸點

Ag\AgSnO2\AgSnO2In2O3

第三章磁功能材料主要內(nèi)容

軟磁材料硬磁材料磁致伸縮材料一、簡介磁性是物質(zhì)的基本屬性之一。磁性現(xiàn)象是與各種形式的電荷運動相關聯(lián)的，由于物質(zhì)內(nèi)部的電子運動和自旋會產(chǎn)生一定大小的磁場，因而產(chǎn)生磁性。一切物質(zhì)都具有磁性。但磁性材料通常是指那些在實際工程意義上具有較強磁性的材料。磁性材料是電子工業(yè)的重要基礎功能材料，廣泛應用于計算機、電子器件、通訊、汽車和航空航天等工業(yè)領域，隨著世界經(jīng)濟和科學技術的迅猛發(fā)展，磁性材料的需求將空前廣闊。當前我國磁性材料的發(fā)展居世界之首，已經(jīng)成為世界上永磁材料生產(chǎn)量最大的國家。基本概念

“磁”來源于電。一個環(huán)形電流在其運動中心產(chǎn)生的磁矩為P=Is，I為電流強度，s為環(huán)形回路所包圍的面積。原子內(nèi)的電子做循軌運動和自旋運動，這必然產(chǎn)生磁矩，產(chǎn)生的磁矩分別稱為軌道磁矩P1和自旋磁矩Ps。原子核雖然也產(chǎn)生磁矩，但它的值比電子磁矩小三個數(shù)量級，一般情況下可忽略不計。因此，原子磁矩的產(chǎn)生是電子的循軌運動、電子自旋這二者組合的結(jié)果?；靖拍畲艌鰪姸龋℉）：指空間某處磁場的大小，單位：安/米；磁化強度（M）：物質(zhì)的磁性來源于內(nèi)部的磁矩，只有當內(nèi)部磁矩同向有序排列時才對外顯示強磁性。單位體積內(nèi)磁矩矢量和稱為M，單位：安/米；磁感應強度（B）：物質(zhì)在外磁場作用下，其內(nèi)部原子磁矩的有序排列還將產(chǎn)生一個附加磁場。在磁性材料內(nèi)部外加磁場與附加磁場的和，稱為磁感應強度。B=μ0(H+M)，μ0是一個系數(shù)，叫做真空磁導率。磁感應強度又稱為磁通密度，單位是特斯拉（T）；磁導率（μ）：μ=B/H，是磁化曲線上任意一點上B和H的比值。導磁率實際上代表了磁性材料被磁化的容易程度，或者說是材料對外部磁場的靈敏程度；磁化率（χ）：磁化強度與磁場強度的比值，χ

=

M/H。磁滯回線在外加磁場的作用下磁體會被磁化，磁體內(nèi)部的磁感應強度B隨外磁場H的變化是非線性的，當H減少為零時，B并未回到零值，出現(xiàn)剩磁Br。磁感應強度滯后于磁場強度變化的性質(zhì)稱為磁滯性。圖為磁性物質(zhì)的磁滯曲線；要使剩磁消失，通常需進行反向磁化。將B=0時的H值稱為矯頑磁力Hc；Br稱為剩余磁感應強度，Bs稱為最大磁感應強度（飽和磁感應強度）。BsBrHcBHO磁性材料的分類根據(jù)滯回曲線和磁化曲線的不同，分成三類：(1)軟磁材料其矯頑磁力較小，磁滯回線較窄。(鐵心)(2)硬磁材料其矯頑磁力較大，磁滯回線較寬。(磁鐵)(3)矩磁材料其剩磁大而矯頑磁力小，磁滯回線為矩形。(記憶元件)HBHBHB3.1軟磁材料定義：指在外磁場作用下，很容易磁化，去掉外磁場時又很容易去磁的磁性材料。軟磁材料的特性高的磁導率和磁感應強度；矯頑力和磁滯損耗低;（矯頑力一般小于1kA/m）電阻率較高，反復磁化和退磁時產(chǎn)生的渦流損耗小。典型軟磁材料及其應用常用的軟磁材料有：電工純鐵、硅鋼片、鐵鋁合金、鎳鐵合金、鐵氧體軟磁材料等。一、電工用純鐵電工用純鐵是一種含碳量低，wFe>99.95％的軟鋼。它在平爐中進行冶煉時，用氧化渣除去碳、硅、錳等元素，再用還原渣除去磷和硫，出鋼時在鋼包中加入脫氧劑而得。工業(yè)純鐵在退火狀態(tài)，起始磁導率為300-500μ0，最大磁導率為600-1200μ0，矯頑力為39.8-95.5A/m。電工用純鐵具有高的飽和磁感應強度、高的磁導率、較小的矯頑力、良好的冷加工性能，且成本低廉。缺點是電阻小，鐵損大，只適用于直流情況。主要用于制造電磁鐵的鐵心和磁極，繼電器的磁路和各種零件，電話中的振動膜等。二、硅鋼片（硅鐵合金）在電工用純鐵中加入0.5～4.5％的硅，使之形成固溶體，可以提高材料電阻率，減少渦流損耗，這種材料稱為硅鐵合金，或者稱電工用硅鋼片。純鐵中加入硅后，材料的物理性能發(fā)生如下變化：1）熱導率的變化。鐵的熱導率在加入硅后劇烈的降低。硅鐵合金2）電阻率的變化隨著硅含量的增加到5％，硅鐵合金的電阻率急劇上升。當wSi=0.25～5％，電阻率與含硅量的關系如下：ρ＝13.25+11.30×wSi3）相對密度d的變化隨著含硅量的增加，比重幾乎是直線的降低。d＝7.8740-0.062×wSi硅鐵合金屬于高飽和材料，主要用于各種形式的發(fā)電機、電動機和變壓器中。wSi＝3％的Si-Fe合金片由于其飽和磁通密度高，是電力變壓器和配電變壓器中大量采用的材料。電工硅鋼片的應用和磁性能鎳鐵合金鎳鐵合金主要是含鎳量為34-80％的Fi-Ni合金，通常稱坡莫合金。鎳鐵合金有很高的起始磁導率和最大磁導率。鎳鐵合金廣泛應用在電訊工業(yè)、儀表、電子計算機、控制系統(tǒng)等領域中。什么是鐵氧體？鐵氧體是鐵和其他金屬的復合氧化物，MO-Fe2O3，M代表一價、二價金屬。鐵氧體屬半導體，電阻率在1-1010Ωm。由于電阻率高，渦流損失小，介質(zhì)耗損低，故廣泛用于高頻和微波領域。磁性陶瓷主要指鐵氧體鐵氧體軟磁鐵氧體硬磁鐵氧體軟磁鐵氧體根據(jù)磁滯回線特征，可分為軟磁、硬磁和矩磁鐵氧體。軟磁鐵氧體主要有：尖晶石型的Mn-Zn鐵氧體、Ni-Zn鐵氧體、Mg-Zn鐵氧體、Li-Zn鐵氧體和磁鉛石型的甚高頻鐵氧體（Ba3Co2Fe24O41）。軟磁鐵氧體主要用于無線電電子學和電訊工程等弱點技術中，如各種電感線圈的磁芯、天線磁芯、變壓器磁芯、濾波器磁芯以及錄音與錄像磁頭等。軟磁鐵氧體要求起始磁化率高，磁導率溫度系數(shù)小，矯頑力小，比損耗因數(shù)小