金屬的導(dǎo)電性

金屬的導(dǎo)電性第一頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五一、影響金屬導(dǎo)電性的因素

溫度升高

電阻升高

一般規(guī)律

低溫

低溫，ρ殘起主導(dǎo)作用，缺陷的類型和數(shù)量決定了電阻。

除低溫外其他溫度

與

θD的關(guān)系

ρ(T)起主導(dǎo)作用，點(diǎn)陣的熱運(yùn)動在不同溫區(qū)存在差異，主要可根據(jù)劃分為兩個(gè)溫區(qū)，在兩個(gè)溫區(qū)的電阻變化規(guī)律為：（一）溫度對電阻的影響

第二頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五T＜＜θDT＞θD

0℃與

ρ0的關(guān)系

對于非過渡族金屬，當(dāng)T＞θD時(shí)，可寫為：α：電阻溫度系數(shù)，表示0~T℃溫區(qū)的平均電阻溫度系數(shù)。真電阻溫度系數(shù)αT

：溫度間隔趨于零時(shí)，在溫度T時(shí)的電阻溫度系數(shù)。第三頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五過渡族金屬和多晶型轉(zhuǎn)變過渡族金屬

過渡族金屬的電阻可以認(rèn)為是由一系列具有不同溫度關(guān)系的成分疊加而成。過渡金屬中存在的不同載體的電阻與溫度關(guān)系不同兩種載流子空穴電子過渡族元素中空穴導(dǎo)電：金屬中s-殼層電子導(dǎo)電：金屬中d-殼層第四頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五多晶型金屬

結(jié)構(gòu)變體電阻隨溫度升高而增大鐵磁金屬的電阻-溫度關(guān)系反常鐵磁金屬的電阻-溫度反常與自發(fā)磁化有關(guān)。鐵磁性金屬存在居里點(diǎn)：當(dāng)受熱到一定溫度時(shí)會發(fā)生鐵磁性和順磁性之間的轉(zhuǎn)變。在低于居里溫度，不滿足電阻和溫度的線性關(guān)系。在接近居里點(diǎn)θ

時(shí)，電阻率的反常降低量Δρ與自發(fā)磁化強(qiáng)度MS的平方成正比，即：第五頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五（二）晶體缺陷對電阻的影響

馬基申定律空位和間隙原子對剩余電阻率的影響和金屬中雜質(zhì)原子的影響相似，其影響大小是同一數(shù)量級。

分別用1﹪原子空位濃度或1﹪原子間隙原子、單位體積中未錯(cuò)線的單位長度、單位體積中晶界的單位面積所引起的電阻率變化來表征點(diǎn)缺陷、現(xiàn)缺陷、面缺陷對金屬電阻的影響。當(dāng)變形量不大時(shí)，位錯(cuò)引起的電阻率變化與位錯(cuò)密度之間呈線性關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)證明：

ρ點(diǎn)殘影響＞ρ線殘影響

第六頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五（三）受力情況對電阻的影響

拉力單向拉伸或扭轉(zhuǎn)應(yīng)力能提高金屬的ρ

ρ0：無負(fù)荷時(shí)金屬的電阻率；αγ：應(yīng)力系數(shù)；σ：拉應(yīng)力。壓力受壓力，電阻率降低。

ρ0：真空下的電阻率；φ：壓力系數(shù)；P

：壓應(yīng)力。分類：正常金屬元素——電阻率隨壓力的增大而下降。

反常金屬元素——電阻率隨壓力的增大而增大。第七頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五壓力對過渡族金屬的影響最顯著，這些金屬的特點(diǎn)是存在著具有能量差別不大的未填滿電子的殼層，在壓力作用下，有可能使外殼層電子轉(zhuǎn)移到未填滿的內(nèi)殼層，導(dǎo)致電性能發(fā)生變化。高壓可導(dǎo)致物質(zhì)的金屬化：絕緣體→半導(dǎo)體→金屬→超導(dǎo)體（四）冷加工對電阻的影響

冷加工引起金屬電阻率增加，同晶格畸變和缺陷有關(guān)。剩余電阻空位：退火消除位錯(cuò)：加熱到再結(jié)晶溫度消除在0K，冷加工金屬仍保留某極限電阻率，稱之為剩余電阻。第八頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五冷加工金屬的電阻率ρT：加工前的電阻率；ρ′

：應(yīng)力系數(shù)（五）幾何尺寸效應(yīng)對電阻的影響

導(dǎo)電電子自由程＞原子間距

電子在試樣表面的散射構(gòu)成了新的附加電阻

第九頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五二、合金的導(dǎo)電性

（一）固溶體的導(dǎo)電性

固溶體的電阻與組元濃度的關(guān)系ρ固

＞ρ組元，導(dǎo)電性能下降；

產(chǎn)生原因：點(diǎn)陣畸變（幾何尺寸差異）溶劑晶格中溶入溶質(zhì)原子時(shí)，溶劑的晶格發(fā)生扭曲畸變，破壞了晶格勢場的周期性，從而增加了電子散射幾率，電阻率增高；雜質(zhì)對理想晶體的局部破壞；化學(xué)相互作用；合金化影響彈性常數(shù)，點(diǎn)陣振動的聲子譜改變。第十頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五規(guī)律：連續(xù)固溶體合金成分距組元越遠(yuǎn)，電阻率也越高；二元合金：最大電阻率常在50％原子濃度處，而且可能比組元電阻高幾倍；鐵磁合金及強(qiáng)順磁合金電阻率極大值在濃度較高處，一般不在50％原子處；貴金屬與過渡族金屬組成的固溶體不僅電阻率極大值出現(xiàn)在較高濃度處，且電阻異常高。第十一頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五固溶體的電阻與溫度的關(guān)系一般規(guī)律：固溶體的電阻通常隨溫度的升高而增大，但電阻溫度系數(shù)總小于純金屬，且與電阻率一樣隨成分而變。低濃度固溶體電阻率與溫度的關(guān)系：ρT：溶劑組元的電阻率，與T有關(guān)；ρ′

：殘余電阻率，與T無關(guān)。ρ-T曲線：對于同一溶劑的一系列固溶體的斜率相同，且在常溫以上dρ

/dT為常數(shù)，而不取決于雜質(zhì)的濃度。第十二頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五溶劑和溶質(zhì)金屬的原子價(jià)差與電阻率的關(guān)系

將馬基申定律修正：諾波利-林德法則殘余電阻溫度系數(shù)

第十三頁，共十五頁，編輯于2023年，星期五有序固溶體的電阻合金有序化時(shí)，電阻率降低原因：固溶體有序化后，合金組元化學(xué)作用加強(qiáng)，電子的結(jié)合增強(qiáng)，導(dǎo)電電子數(shù)減少，合金剩余電阻率增加；晶體離子勢場更為對稱，電子散射幾率大大降低，剩余電阻率減小。不均勻固溶體電阻率（二）金屬化合物的導(dǎo)電性

（三）多相合金的導(dǎo)電性

第十四