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1、作业 作业： 一、陶瓷样品在室温下的弹性模量为 3.5108N/m2，泊松比为0.35，计算其剪切 模量和体积弹性模量。 二、一陶瓷样品含体积百分比为95%的陶 瓷相，弹性模量为477 GPa ；还有5%的玻 璃相，弹性模量为50 GPa。试估算其上、 下限弹性模量。如该陶瓷含有5%的气孔， 再估算其上、下限弹性模量。 若对试样施加剪切应力或等静压力，可得到 剪切模量G和体积弹性模量K，并有以下关系 ： 以上结果是假定试样为各向同性体得出的。 第二章 电子陶瓷基本性质 对两相复合材料，采用简化模型，可以估 算其上、下限弹性模量。 如在外力作用下，两相的应变相同且泊松 比相同（等效于并联复合）则
2、上限弹性模 量EH为： 第二章 电子陶瓷基本性质 如在外力作用下，两相的应力（等效于串 联复合），则下限弹性模量EL为： 其中， E1、E2为第一相和第二相的弹性模 量； V1、V2为为第一相和第二相的体积分 数（ V1+V2 =1） 第二章 电子陶瓷基本性质 当连续基体内含有封闭气体时，其总弹性 模量的经验公式为： E0为无气孔时的弹性模量，P为气孔率 把上面的EH和 EL代入E0 三、如陶瓷中微裂纹的长度为10-6 m数量级 , 原子间距为10-8 m数量级，试计算其实际 强度与理论强度的比例关系。 第二章 电子陶瓷基本性质 例：如裂纹半长为0.5 m，原子间距为10-8 Cm,试估算该材
3、料的实际强度与理论强度之 间的关系。 解： 作业： 一、金属、绝缘体、半导体具有不同的电 导特性的原因是什么？ 二、如何区分电子电导和离子电导？ 一 满带 空带 Ef 金属的能带示意图 第二章 电子陶瓷基本性质 满带 满带 空带 空带 带隙 绝缘体能级示意图 半导体能级示意图 第二章 电子陶瓷基本性质 金属的能带中具有半满带，故导电能力强; 绝缘体的带隙较宽，一般大于2 eV; 室温下 不导电 半导体的带隙较窄，一般小于2 eV;导电能 力随室温、杂质等变化敏感 第二章 电子陶瓷基本性质 第二章 电子陶瓷基本性质 根据固体理论中的能带理论，导体、半 导体和绝缘体中的电子能态是不同的。 导体中的
4、导电电子是自由电子，它具有 空带的能态。 绝缘体中的电子具有满带的能态，一般是 非导电的束缚电子，因此，绝缘体中较少 呈现电子电导。 第二章 电子陶瓷基本性质 半导体有类似于绝缘体的能带结构， 但半导体的禁带宽度较小，且其禁带中有 一定数量的局部能级，局部能级上的电子 是弱束缚电子，它容易获得能量跃迁到空 带形成导电电子。 二 离子电导和电子电导有本质的区别。 离子的运动伴随着明显的质量变化， 离子在电极附近有电子得失，因而产生新 的物质，这就是电化学效应。新物质产生 的量与所通过的电量成正比，即遵从法拉 弟定律。电子电导没有这一效应。 第二章 电子陶瓷基本性质 电子电导的特征是具有霍耳效应。
5、 如图2.5.1所示。 当电流I通过试样时，如果在垂直于电 流的方向加一磁场H，则在垂直于 I-H的平 面的方向产生一电场EH，称为霍耳电场， 该现象称为霍耳效应。 第二章 电子陶瓷基本性质 H EM I + + + + + + - - - - - - 图2.5.1 霍耳效应示意图 （电子电导情 况） 第二章 电子陶瓷基本性质 霍耳效应的产生是由于电子在磁场作用下 ，产生横向位移的结果。电子电导的特征 由于离子质量比电子大得多，因此磁场的 作用力相对较小，离子在磁场作用下，不 呈现横向位移。 离子电导不呈现霍耳效应。 第二章 电子陶瓷基本性质 作业： 一、某种电子陶瓷，实验测试得到的电阻率与温
6、 度的关系为： T1=600K,ln1=8; T2=300K,ln2=12 求其电导激活能为多少？ 二、已知NaI的A1=2 108( cm) -1 ；A2=6( cm) -1 ；W1=118(kJ/mol)；W2=59(kJ/mol)，求 T=300K时其电导率为多少？ 三、用三电极法测试电子陶瓷的电阻率，已知样 品的厚度为1毫米，内、外电极直径分别为48毫 米和52毫米，如V为1000伏，I为2.810-14安，求 样品的电阻率为多少？ 一 进一步简化，有： 式中A、B为与化学组成、晶体结构有关的 常数。W为电导激活能，包括缺陷形成能和 迁移能。 =Aexp-w/(kT) =1/ ln=-
7、ln ln=-w/(kT)+ lnA ln=w/(kT)- lnA 二 对杂质离子，类似有： 如有多种载流子： 三 体积电阻率的测试方法 I V a g r2r1 d 第二章 电子陶瓷基本性质 体积电阻率测试的国家标准方法是三电极法 采用标准园片试样。 环性电极a, g之间为等电位，表面电阻可以忽 略。主电极a的面积为S，则有： 第二章 电子陶瓷基本性质 测试体积电阻率的精确表达式： 第二章 电子陶瓷基本性质 四、样品同第三题，但用四端电极法进行 测试。如探针间距均为1毫米，所加电流为 200毫安，求其电压为多少？ 第二章 电子陶瓷基本性质 室温下常用 简单的四探 针法： V I l2l1l3 第二章 电子陶瓷基本性质 如 l=l1=l2=l3 则 该式是在试样尺寸远大于探针间距时才成 立。
