第一章电学性能1.1 材料的导电性—「:,P 称为电阻率或比电阻,只与材料特性有关,而与导体的几何尺寸 无关,是评定材料导电性的根本参数.2 的倒数〕称为电导率.一、金属导电理论1、经典自由电子理论在金属晶体中,正离子构成了晶体点阵,并形成一个均匀的电场,价电子是 完全自由的,称为自由电子,它们弥散分布于整个点阵之中,就像气体分子充满 整个容器一样,因此又称为“电子气〞.它们的运动遵循理想气体的运动规律, 自由电子之间及它们与正离子之间的相互作用类似于机械碰撞.当对金属施加外 电场时,自由电子沿电场方向作定向加速运动,从而形成了电流.在自由电子定 向运动过程中,要不断与正离子发生碰撞,使电子受阻,这就是产生电阻的原因.2、量子自由电子理论金属中正离子形成的电场是均匀的,价电子与离子间没有相互作用,可以在 整个金属中自由运动.但金属中每个原子的层电子根本保持着单个原子时的能量 状态,而所有价电子却按量子化规律具有不同的能量状态,即具有不同的能级.0K 时电子所具有最高能态称为费密能 EF.不是所有的自由电子都参与导电,只有处于高能态的自由电子才参与导电. 另外,电子波在传播的过程中被离子点阵散射,然后相互干预而形成电阻.马基申定那么：口 〞「I",总的电阻包括金属的根本电阻和溶质〔杂质〕 浓度引起的电阻〔与温度无关〕；从马基申定那么可以看出,在高温时金属的电阻 根本取决于,叫「,而在低温时那么决定于剩余电阻〞.3、能带理论能带：由于电子能级间隙很小,所以能级的分布可看成是准连续的,称为能 带.图 1-1〔a〕、〔b〕、〔c〕,如果允带的能级未被填满,允带之间没有禁带或允带相 互重叠,在外电场的作用下电子很容易从一个能级转到另一个能级上去而产生电 流,具有这种能带结构的材料就是导体.图 1-1〔d〕,假设一个满带上面相邻的是一个较宽的禁带,由于满带中的电子没 有活动的余地,即便是禁带上面的能带完全是空的,在外电场作用下电子也很难 跳过禁带,具有这种能带结构的材料是绝缘体.图 1-1〔e〕,半导体的能带结构与绝缘体相同,所不同的是它的禁带比拟窄, 电子跳过禁带不像绝缘体那么困难,满带中的电子受热振动等因素的影响,能被 激发跳过禁带而进入上面的空带,在外电场作用下空带中的自由电子产生电流.图 1-1 能带填充情况示意图〔a〕、〔b〕、〔c〕金属；〔d〕绝缘体；〔e〕半导体温度对材料导电性的影响：温度升高使离子振动加剧,热振动振幅加大,原 子的无序度增加,周期势场的涨落也...
