Ôn tập tính chất điện của vật liệu

Tính chất điện củaVật liệu Sơ đồ đo độ dẫn điện Biến trở Nguồn điện Vôn kế Ampe kế Mẫu đo Tiết diện S VL Kim loại VL Bán dẫn... Khoảng cách nguyên tử Khoảng cách cân bằng Vùng năng lượng

Tính chất điện của

Vật liệu

Sơ đồ đo độ dẫn điện

Biến trở

Nguồn điện

Vôn kế

Ampe kế

Mẫu đo Tiết diện

S

(VL Kim loại)

(VL Bán dẫn)

Khoảng cách nguyên tử Khoảng cách

cân bằng

Vùng năng lượng Khe vùng Vùng năng lượng

(a) Cấu trúc vùng năng lượng điện tử trong vật

rắn (a) là kết quả của sự mở rộng các mức năng

lượng điện tử (b) khi các nguyên tử đứng gần

nhau.

b) a)

Phân loại vật liệu kỹ thuật điện Độ linh động điện tử

V d: tốc độ đẩy

µ e: độ linh động điện tử (có đơn vị:cm2/V.s)

Độ dẫn điện tỷ lệ với số điện tử

tự do và độ linh động điện tử:

n: số điện tử tự do-tức điện tử dẫn

trong một đơn vị thể tích : giá trị tuyệt đối của điện tích một điện tử (1.6x10-19C)

Điện trở suất thực của kim loại:

ρ t , ρ i và ρ d : điện trở suất của nhiệt độ,

tạp chất và biến dạng

1 Ảnh hưởng của nhiệt độ:

Tăng tuyến tính trong khoảng nhiệt độ

> -200 o C

ρ 0 , a: là các hằng số cho riêng từng

kim loại

2 Ảnh hưởng của tạp chất:

Điện trở suất của kim loại

Gần đúng:

Điện trở suất của hợp kim Cu-Ni theo thành

phần tạp chất

A: là hàng số phụ thuộc vào kim loại nền và

tạp chất

ci: là phần mol tạp chất kim loại

ρ α , V α : là điện trở suất riêng và phần thể

tích của kim loại α

Điện trở suất của kim loại

3 Ảnh hưởng của biến dạng đàn hồi (ρd):

Số phần tử mang điện

(Bán dẫn tinh khiết-Intrinsic semicondoctor)

7.02x1012/m3

(0.085 + 0.04) m2/V.s

Tính chất vật liệu bán dẫn

Ảnh hưởng của nhiệt độ Bán dẫn loại n (n-type extrinsic semiconductor)

(điện tử ở vùng dẫn vượt xa lỗ trống vùng hóa trị: n >> p)

Bán dẫn loại p (p-type extrinsic semiconductor)

(lỗ trống ở vùng hóa trị vượt xa điện tử ở vùng dẫn: p >> n)

lỗ trống (electron acceptor)

thiếu electron

Bán dẫn có phụ gia

(Extrinsic semiconductor)

Extrinsic region: All P donor state electrons are excited

Freeze-out region: Thermal energy is too low for exciting the electrons from P

donor states to the conduction band

Intrinsic region: Excitations across the band gap dominate

Bán dẫn có phụ gia

(Extrinsic semiconductor)

Nồng độ

electron và độ

dẫn của bán

dẫn có phụ gia

phụ thuộc vào

nhiệt độ như

thế nào????

8

Số ions Cl-trong một ô cơ sở là: 8x1/8 +

6x1/2 = 4

Số ions Na+ trong một ô cơ sở là: 12x1/4 +

1 = 4

Số ions trong một ô cơ sở:

4Na + + 4Cl

-Số phân tử NaCl trong một ô cơ sở là n = 4

r Na+ = 1.81x10 -8 cm

r Cl- = 0.98x10 -8 cm

Ví dụ 1

b)

Trong đó: n số nguyên tử/ions trong ô mạng cơ sở

A khối lượng nguyên tử (g/mol)

V C Thể tích của ô cơ sở (= a3cho mạng lặp phương)

NASố Avogadro = 6.023 x 1023atoms/mol

VCNA

n A

 = (g/cm3)

N A

ρ ρ

A

A

Ví dụ 2

Ví dụ 3

Số nguyên tử trong ô cơ sở: n = 8x1/8 + 6x1/2 + 4 = 8

Ví dụ 3

Si có cấu trúc giống Kim cương

Số hiệu nguyên tử Z=14: 1s22s22p63s23p2

Ví dụ 4

Điện dung (C) – Điện lượng (Q)

TÍNH CHẤT ĐIỆN MÔI TỤ ĐIỆN PHẲNG

C = Q/V (Culong/von, hay Faraday F)

C = ε0 A/l

A: diện tích bề mặt l: Khoảng cách giữa các bề mặt

ε o : độ từ thẩm chân không (8.85x10 -12 F/m)

Khi vật liệu điện môi điền đầy 2 tấm:

C = ε A/l

Trong đó: ε độ từ thẩm môi trường điện môi;

ε= εr ε o

Mật độ điện tích mặt (Khi có chân không)

D = ε0E

Trong trường hợp điện môi (còn gọi là độ

(Độ phân cực)

(Trong trường hợp điên môi)

l

l

V/l

l

Ví dụ:

Xét một tụ điện tấm phẳng song song có diện tích mặt là 6.45x10-4

m2và một tấm ngăn cách là 2x10-3m và điện áp đăt lên tụ điện là 10V Giả sử một vật liệu có hằng số điện môi là 6.0 được đặt vào giữa hai tấm của tụ điện, hãy tính:

a) Điện dung b) Số lượng điện tích lưu trữ trên mỗi tấm c) Tính độ dịch chuyển điện môi

d) Độ phân cực

Giải:

F/m) 6.45x10-4]/2x10-3= 1.71x10-11F/m

A = 6.45x10-4m2

L = 2x10-3m

V = 10 von

εr = 6.0

εo= 8.85x10-12F/m

b) Số lượng điện tích lưu trữ trên mỗi tấm:

c) Tính độ dịch chuyển điện môi:

D = εE = εV/l = [(6.0)x(8.85x10-12

F/m)]x10V/2x10-3m = 2.66x10-7C/m2

d) Độ phân cực:

P = εo(εr–1)E = D – εoV/l = 2.66x10-7 – [8.85x10-12

]x(10V)/2x10-3m = 2.22x10-7C/m2

Một số tóm tắt

Một số tóm tắt