Bài giảng vật liệu học - Chương 5: Tính chất vật lý

Chất điện môi là vật liệu cách điện, có cấu trúc lưỡng cực điện tự nhiên hoặc nhân tạo
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng vật liệu học - Chương 5: Tính chất vật lýVẬT LIỆU HỌCTháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 1 Chương 5 Tính chất vật lý 5.1.Tính chất điện 5.2.Tính chất nhiệt 5.3.Tính chất từ 6.4.Tính chất quangTháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 2 5.1.Tính chất điện5.1.1.Mô hình dải năng lượng5.1.2.Khái niệm về dẫn điện5.1.3.Dẫn điện của vật liệu kim loại5.1.4.Dẫn điện của vật liệu bán dẫn5.1.5.Dẫn điện của vật liệu vô cơ5.1.6.Dẫn điện của vật liệu hữu cơ5.1.7.Tính chất điện môi của vật liệuTháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 3 5.1.1.Mô hình dải năng lượng Thuyết MO : H2 N2  2 Ng.tử cùng loại gần nhau: Tương tác với nhau 1 MO liên kết có E(lk) thấp 1 MO phản liên kết có E(plk) cao ∆ E = E(plk) - E(lk)  Miền cấm (hố năng lượng) Eplk El k Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 4 Thuyết MO  Hệ nhiều ngtử : 3, 4, 5…N ngtử Tương tác  N/2 MO liên kết N/2 MO phản liên kết E : N mức liên tục  ∆ E: min  Dải năng lượng  Miền cấm ∆ E : Kim loại : ∆ E rất nhỏ hay ∆ E = 0 ev Chất bán dẫn: ∆ E = 0.1 – 3 ev Chất cách điện : ∆ E > 3 ev Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 5E MO-PLK MO-PLK 14/2 = 7 N/2 Dả năng lượng củ N MO i AO AO N=14 (nhỏ) N= vô cùng lớn a MO-LK MO-LK 14/2 = 7 N/2 Dả năng lượ của các MO i ng 5.1.2.Khái niệm về dẫn điện Dẫn điện : là sự chuyển động của các điện tử tự do theo một hướng nào đó dưới tác dụng của điện trường ← + −Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 7 5.1.2.Khái niệm về dẫn điện Độ dẫn điện :• Đinh luật Ôm: U = IR RS• Điện trở suất ρ= l 1• Độ dẫn điện σ= ρ I• Mật độ dòng điện i= S U• Cường độ điện trường E= lTháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 8 5.1.3.Dẫn điện của vật liệu kim loại  Kim loại 1-Vùng hóa trị  Kim loại 2-Vùng dẫn  Na : 11 e  1S22S22P63S1  ½ vùng hóa trị : “ e ” điền đầy E 3PĐiện tử 3S 2 Vùng dẫn 1 Vùng hóa trị 1 ng.tử Na N ng.t Na Dải n.lượng Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 9  Kim loại Mg:12e 1S22S22P63S2 V.hóa trị: “ e” điền đầy 3S & 3P che phủ lẫn nhau 2 1-Vùng hóa trị 2-Vùng dẫn 1 Dải n.lượngKim loại: vùng hóa trị & vùng dẫn: liền kề nhau Kích thích nhẹ  ”e” vùng hóa trị Vùng dẫn: ”e”chuyển động tự do Dẫn điện Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 10 5.1.4.Dẫn điện của vật liệu bán Chất bán dẫn d ẫnSi:14e  1S22S22P63S13P3 Liên kết 4 ng.tử Si  Vùng hóatrị: “e” điền đầy  Bão hòa  ∆E=1.12eV 2 1-Vùng hóa trị 2-Vùng dẫn 3 ∆ 1 E 3-Vùng cấm I, H, T, Chiếu sáng ∆ E = 0.1- 3 eV “e” đủ E nhảy lên vùng tự do => Dẫn điện Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 11Bán dẫn tinh khiết•Si:14e  1S22S22P63S13P3 Liên kết 4 ng.tử Si Mạng tinh thể Si : không có “e” tự do Si Si Si Si Si Si Si Si Si•Tăng nhiệt độ : “e” = lỗ trống•Đặt trong điện trường :“e” chuyển động ngược chiều E ILỗ trống chuyển động cùng chiều E Si Si Si Si Si Si E Si Si SiBán dẫn tạp chất nMạng tinh thể Si có tạp chất P5+:1s22s22p63s23p3“e” thừa dễ tách ra → “e” tự do P+ Si Si Si Si Si ...