đề cương ôn thi môn vật liệu điện trong hệ thống điện

CẤU TẠO NGUYÊN TỬNGUYÊN TỬ LÀ PHẦN NHỎ NHẤT KHÔNG THỂ PHÂN CHIA CỦA VẬT CHẤT MÀ VẪN CÒN GIỮ NGUYÊN CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CƠ, LÝ, HOÁ CỦA VẬT LIỆU 2 2 0... MẬT ĐỘ XẾP CHẶTl;s;v : PHẦN CHIỀ

VẬT LIỆU ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

THỰC HIỆN: THẠC SỸ PHẠM XUÂN HỔ

KHÁI QUÁT

VẬT LIỆU ĐIỆN ĐIỆN TỬ

(ELECTRONIC & ELECTRICAL MATERIALS)

CẤU TẠO NGUYÊN TỬ

NGUYÊN TỬ LÀ PHẦN NHỎ NHẤT KHÔNG THỂ PHÂN CHIA CỦA VẬT CHẤT MÀ VẪN CÒN GIỮ NGUYÊN CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CƠ, LÝ, HOÁ CỦA VẬT LIỆU

2

2 0

Tiên đề bohr

Chỉ những quỹ đạo thỏa mãn hệ thức sau mới là quỹ đạo cho phép:

n

h r

v

m



2

Tieõn ủeà bohr

Tiên đề về trạng thái dừng: điện tử e- chỉ tồn tại trong những trạng thái có năng l ợng xác định gọi là trạng thái dừng Trong các trạng thái dừng điện tử e-

không bức xạ. )

Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng l ợng của điên tử

e-: trạng thái dừng có năng l ợng càng thấp thì càng bền vững Khi điện tử ở trạng thái dừng có năng l ợng lớn bao giờ cũng có xu h ớng chuyển sang trạng thái dừng có năng l ợng nhỏ Khi này nó bức xạ ra 1 photon có năng l ợng đúng bằng hiệu 2 mức năng l

Tiên đề bohr

4 số lượng tử

Số lượng tử chỉ trạng thái năng lượng của e- :

n: Số lượng tử chính (K,L,M,N,O,P,Q)

l: Số lượng tử phụ ocbital (sp,d,f);

n

l b

a  1



m: Số lượng từ -1<m<+1 ; cos = m

s: Số lượng tử Spin +1/2 và -1/2

Trong 1 hệ lượng tử 2 e- không thể chiếm cùng trạng thái năng lượng, không cùng 4 số n,l,m,s

VECTOR TỪ NGUYÊN TỬ

Vùng xen phủ

Vùng ngăn cách

e- lớp trong cùng

VLcách điện VL bán dẫn VL dẫn điện

Vùng cấm

W

VẬT LIỆU ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

THỰC HIỆN: THẠC SỸ PHẠM XUÂN HỔ

VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN

(CONDUCTOR MATERIALS)

MẠNG TINH THỂ

NGUỴÊN TỦ

MẠNG TINH THỂ

Ô CƠ SỞ CỦA MẠNG TINH THỂ

Ô CƠ SỞ LÀ ĐƠN VỊ TUẦN HOÀN NHỎ NHẤT ĐẠI DIỆN ĐẶC TRƯNG

CHO CẤU TRÚC CỦA MẠNG

TINH THỂ

Ô CƠ SỞ

HẰNG SỐ MẠNG: a, b, c :

Ô CƠ SỞ LÀ TOÀN BỘ PHẦN THỂ TÍCH KHÔNG GIAN CHÚA TRONG Ô VỚI CÁC CẠNH LÀ HẰNG SỐ MẠNG

Ô CƠ SỞ PHẢI CÓ:

SỐ CẠNH BÊN, SỐ GÓC MẶT BẰNG NHAU NHIỀU NHẤT.

NẾU CÓ GÓC VUÔNG THÌ SỐ GÓC VUÔNG NHIỀU NHÂT CÓ THỂ TÍCH BÉ NHẤT

Ô CƠ SỞ- CÁC CHỈ SỐ

x

y

z CHỈ SỐ NÚT NÓI LÊN VỊ TRÍ

NÚT MẠNG TRONG Ô CÔ SỞ

[[100]]

[[101]]

CHỈ SỐ PHƯƠNG NÓI LÊN VECTOR TỪ GỐC ĐẾN NÚT MẠNG TRONG Ô CÔ SỞ

[110]

[101]

CHỈ SỐ MẶT NÓI LÊN VỊ TRÍ MẶT PHẲNG XÁC ĐỊNH NÀO ĐÓ TRONG Ô CÔ SỞ

(001)

(110)(111)

HỆ VÀ KIỂU MẠNG CƠ BẢN

HỆ 3 NGHIÊNG:

a ≠ b ≠ c  ≠  ≠  ≠ 90 0

HỆ VÀ KIỂU MẠNG CƠ BẢN

HỆ 3 PHƯƠNG THOI:

HỆ VÀ KIỂU MẠNG CƠ BẢN

HỆ BỐN PHƯƠNG:

HỆ VÀ KIỂU MẠNG CƠ BẢN

KIỂU MẠNG GRAPHIT

MẬT ĐỘ XẾP CHẶT

l;s;v : PHẦN CHIỀU DÀI, DIỆN TÍCH, THỂ TÍCH

NGUYÊN TỬ CHIẾM CHỖ TRONG Ô CƠ SỞ

L,S,V: PHẦN CHIỀU DÀI, DIỆN TÍCH, THỂ

TÍCH ĐANG XEM XÉT TRONG Ô CƠ SỞ

TRONG Ô CƠ SỞ MẬT ĐỘ XÉP CHẶT THEO PHƯƠNG LỚN NHẤT CÓ GIÁ TRỊ LÀ

1, NÓ CHO TA BIẾT QUAN HỆ GIỮA BÁN KÍNH

NGUYÊN TỬ VÀ HẰNG SỐ MẠNG CỦA Ô

a

r 

LẬP PHƯƠNG TÂM MẶT:

3 4

a

r 

LẬP PHƯƠNG TÂM KHỐI:

MẬT ĐỘ NGUYÊN TỬ

MẬT ĐỘ NGUYÊN TỬ BẰNG SỐ NGUYÊN TỬ TRONG 1 Ô

CƠ SỞ NHÂN VỚI SỐ Ô CÓ TRONG 1 ĐƠN VỊ THỂ TÍCH:

MẬT ĐỘ e- BẰNG SỐ e- TRONG 1 NGUYÊN TỬ NHÂN

VỚI SỐ NGUYÊN TỬ CÓ TRONG 1 ĐƠN VỊ THỂ TÍCH:

Bảng phân loại tuần hoàn

VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN

m

eE m

F a

m a

F    

t m

eE t

a tb

VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN

a tb

Ve( )  

2

.

e F

N e mV

m F

2

3

VLDĐ CÓ ĐIỆN TRỞ CAO

VẬT LIỆU SIÊU DÂN

THAN KỸ THUẬT ĐIỆN

VẬT DẪN DẠNG OXID

BỘT CHỊU NHIỆT

CÁC LOẠI VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN

NGAÃU NHIEÄT ÑIEÄN

7

B

N E

ỨNG DỤNG NGẪU NHIỆT ĐIỆN

CÁC LOẠI CẢM BIẾN NHIỆT ĐIỆN:

NĂM 1911 LẦN ĐẦU TIÊN NHÀ KHOA HỌC HÀ LAN HEIKE KAMERLING ONNES PHÁT HIỆN RẰNG 1 SỐ KIM LOẠI KHI NHIỆT ĐỘ HẠ THẤP ĐẾM MỨC NHẤT ĐỊNH THÍ CÁC ĐIỆN TỬ TRONG DÂY DẪN CÓ THỂ CHUYỂN ĐỘNG MÀ KHÔNG GẶP BẤT CỨ LỰC CẢN NÀO ÔNG GỌI KHẢ NĂNG NÀY CỦA VẬT LIỆU LÀ SIÊU DẪN CHẤT SIÊU DẪN ĐẦU TIÊN MÀ KAMERLING ONNES TÌM THẤY LÀ THUỶ NGÂN SIÊU DẪN Ở 4,150K (-269,15 (-269,15 độ C) độ C) C) C) KAMERLING ONNES LÀ NGUỜI ĐẦU TIÊN TÌM RA SIÊU DẪN

VẬT LIỆU SIÊU DẪN

Tuy nhiên, phải mãi đến năm 1986, vật liệu siêu dẫn mới khẳng định được vị trí của nĩ trong cơng nghiệp khi hai nhà khoa học người Đức là J.G Bednorz và K.A Mueller tìm ra sự tồn tại của các chất "siêu dẫn nĩng" ở nhiệt độ trên 30 độ K Sau đĩ, các nhà nghiên cứu đã lần lượt tìm ra các loại siêu dẫn khác như hợp kim của ơxit đồng và barium (77 độ K), hợp kim của ơxit nhơm (125 độ K) Các loại vật liệu này đều cĩ thể được sản xuất dễ dàng trong mơi trường nitơ lỏng và áp suất cao.

trong mơi trường nitơ lỏng và áp suất cao

VẬT LIỆU SIÊU DẪN

VẬT LIỆU SIÊU DẪN

CT

T H

T H

VẬT LIỆU SIÊU DẪN

Đến nhiệt độ Tc = 4,150K, điện trở suất của thủy ngân đột ngột giảm đến 0 Với dây dẫn bằng chì tiết diện 1mm2 ở nhiệt độ Tc = 7,260K, dòng điện đạt được I=1250A, J=109A/m2 lớn hơn mật độ dòng điện cực đại đạt được trong kỹ thuật hàng trăm lần mà vật dẫn không bị nóng

Trạng thái siêu dẫn bị phá hủy khi dòng điện I lớn



Trạng thái siêu dẫn còn bị phá hủy khi ở trong từ trường mạnh Giá trị cường độ từ trường lúc này (ký hiệu H0) phụ thuộc vào nhiệt độ

VẬT LIỆU SIÊU DẪN LOẠI 1

CÁC NGUYÊN TỐ SIÊU DẪN

VẬT LIỆU SIÊU DẪN LOẠI 2

VLSD2 Tc (0K) Bc(T)

Nb-Ti 10,2 12 Nb-Zn 10,8 11

VẬT LIỆU SIÊU DẪN

1973, Phát hiện ra Nb3Ge có Tc = 23,30K dùng hydro lỏng rẻ hơn

1974,V t li u g m siêu d n ật liệu gốm siêu dẫn được phát hiện với hợp chất BaPb ệu gốm siêu dẫn được phát hiện với hợp chất BaPb ốm siêu dẫn được phát hiện với hợp chất BaPb ẫn được phát hiện với hợp chất BaPb được phát hiện với hợp chất BaPbc phát hi n v i h p ch t BaPbệu gốm siêu dẫn được phát hiện với hợp chất BaPb ới hợp chất BaPb ợc phát hiện với hợp chất BaPb ất BaPb

1-xBixO3 (x=0,5) Có Tc c c i c 13ực đại cỡ 13 đại cỡ 13 ỡ 13 0K

1986, Nhóm TOKYO đã xác nh định được (La được phát hiện với hợp chất BaPbc (La0,85Ba0,15)2CuO4-8 có c u ất BaPbtrúc perouskite lo i Kại cỡ 13 2NiF4 và Tc c 30ỡ 13 0K

1988, Phát hiện ra VLSD dựa trên Thali Tl2Ca2Ba2Cu3010 với Tc=1270K Sau đó không lâu tìm thấy một ôxit hỗn hợp của đồng, bari, canxi và thủy ngân có tính siêu dẫn với Tc =1500K

1991, M t s nhà khoa h c đãtìm ra siêu d n còn có trong h p ộ C) ốm siêu dẫn được phát hiện với hợp chất BaPb ọc đãtìm ra siêu dẫn còn có trong hợp ẫn được phát hiện với hợp chất BaPb ợc phát hiện với hợp chất BaPb

ch t h u c KxCất BaPb ữu cơ KxC ơ KxC 60

n n m 2007, đã có h p ch t siêu d n trên nền sắt Fe c

Đ ăm 2007, đã có hợp chất siêu dẫn trên nền sắt Fe được ợc phát hiện với hợp chất BaPb ất BaPb ẫn được phát hiện với hợp chất BaPb được phát hiện với hợp chất BaPbphát hi nệu gốm siêu dẫn được phát hiện với hợp chất BaPb

Loại siêu dẫn Chất siêu dẫn tiêu biểu Nhiệt độ chuyển pha Năm

Siêu dẫn kim loại

VẬT LIỆU SIÊU DẪN

VẬT LIỆU SIÊU DẪN

Ngyeân lyù SIEÂU DAÃN

Chuyển tải điện năng

Đồn tầu chạy trên đệm từ Tạo ra Máy gia tốc mạnh Máy đo điện trường chính xác Cái ngắt mạch điện từ trong máy tính

điện tử siêu tốc

Máy quét MRI dùng trong y học

Khả năng giữ được trạng thái thứ tư

cua vật liệu-trạng thái plasma

MÁY GIA TỐC HẠT

VÒNG XUYẾN

ỨNG DỤNG VẬT LIỆU SIÊU DẪN

Thi t b SQUID 1 thi t b nh n bi t nh y c m nh t ết bị SQUID 1 thiết bị nhận biết nhạy cảm nhất được biết ị SQUID 1 thiết bị nhận biết nhạy cảm nhất được biết ết bị SQUID 1 thiết bị nhận biết nhạy cảm nhất được biết ị SQUID 1 thiết bị nhận biết nhạy cảm nhất được biết ận biết nhạy cảm nhất được biết ết bị SQUID 1 thiết bị nhận biết nhạy cảm nhất được biết ạy cảm nhất được biết ảm nhất được biết ất được biết được biết c bi t ết bị SQUID 1 thiết bị nhận biết nhạy cảm nhất được biết

đết bị SQUID 1 thiết bị nhận biết nhạy cảm nhất được biết ện nay trong khoa học được sử dụng để đo từ trường ọc được sử dụng để đo từ trường được biết ử dụng để đo từ trường ụng để đo từ trường để đo từ trường đ ừ trường ường.

KẾ HOẠCH PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG VLSD