电子功能材料与元器件习题答案

精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流电子功能材料与元器件习题答案.....精品文档......第一章作业1．形状记忆合金为什么具有形状记忆的功能？答：马氏体相变过程如右图将形状记忆合金从高温母相（a）冷却，在低于室温附近的某一温度时，母相（a）变为马氏体相（b），这时的马氏体是由晶体结构相同，结晶方向不同的复数同系晶体构成，同母相相比，各同系晶体都发生了微小变形，但形成同系晶体时避免相互之间形变，从而保证在外形上没有改变马氏体相中的A面和B面在足够小的力下即能移位，所以马氏体相材料柔软，易变形，在外力作用下，马氏体向着外力择优的方向变形为变形马氏体相（c）此材料在加温时，又能返回母相（a），从而恢复形状，马氏体相（b）在温度高于一定程度逆相变点Af时也能返回高温母相一般来说，高温母相只有温度冷却到马氏体相变温度Ms以下时，才开始向马氏体相转变，但在外力作用下，即使温度高于逆相变点（Af），也能形成马氏体相，但此时仅能形成择优方向的变形马氏体，由于在温度高于（Af）时，马氏体相能量不稳定，除去电荷后立即能恢复到母相（a）综上可知，形状记忆合金具有形状记忆功能2．分析说明温度变化对高纯的Cu，Si及(Cu-Al-Ti-Ni)形状记忆合金电阻率（ρ）的影响1）Cu(金属)：温度升高散射作用增大，电阻率（ρ）升高；温度下降散射作用减小，电阻率（ρ）下降； 2）Si（半导体）：温度升高晶格散射加剧会使μn减小，但激发产生的载流子增多，使ρ减小占优势，从而使宏观电阻率ρ减小，使Si呈现负温度特性。

3）(Cu-Al-Ti-Ni)形状记忆合金：①.母相立方晶体，晶格畸变小，散射作用弱，ρ小，马氏体相为斜方晶体，晶格畸变大，散射作用大，ρ大②相变过程中，混合相看哪相比例大③温度升高，散射作用大，ρ增大；温度下降，散射作用小，ρ减小；④实线（降温过程）：母相（高温）→ Ms: T减小，ρ减小；Ms → Mf:立方→斜方变化，T减小，ρ增大；Mf→ 马氏体：T减小，ρ减小虚线（升温过程）：马氏体→As: T升高，ρ增大As→ Af:斜方→ 立方变化，T升高，ρ减小； Af →母相：T升高，ρ升高3.．超导体处于超导态时应具备哪些特征？如何理解超导体的“零电阻”？ 特征：1）零电阻效应（THc超导态破坏） 4）临界电流效应（TIc超导态破坏）“零电阻”：1）T

2）电子按费米球分布，能量低的在费米球内形成常导电子，能量高的在费米面附近 3）常导电子和超导电子可以温度而相互转化T>Tc，全部为常导电子关系：T

（1）电中性方程： （2）（2）代入（1）有： （3） （5）3. 分析非化学计量比MO中Vo占优点缺陷,电导率与氧分压（Po2）的关系分高温和低温时讨论即双电离和电电离时讨论）占优：低温时：质量作用定律： （1）电中性方程： （2） （3） （4）电导率： （5）高温（）质量作用定律： （6）电中性方程： （7）（2）代入（1）有： （8）电导率： （9）4.要熟练掌握杂质对非化学计量比组成的晶体中的缺陷平衡的影响的推导，包括金属间隙型氧化物M1+yO，和金属缺位型氧化物M1-yO的高价和低价掺杂情况(四种情况) 5.对2-2和2-3节进行小结，充分了解不同类型缺陷浓度与PO2的关系及变化规律 上课时总结过6.写出对M2O3体系中分别进行高价、低价掺杂的缺陷反应。

Ppt上有7.对施主掺杂的晶体MO，分别进行快速降温和正常降温，缺陷浓度及分布状态有何不同？P62 第三章作业1．还望焦克模型及其局限性 p70p732.丹尼尔斯模型要点及其解释的实验事实p733.势垒高度表达式 p714.如何理解铁电补偿在解释PTC效应中的作用机理p72 5.NTC导电机制与结构关系. p766.在MnO中加入NiO经高温处理，可形成半反或全反尖晶石结构，写出相应的结构式和导电 过程p777.试说明由A,B两种导体组成的热电偶的工作原理并推导出其总热电势的表达式接触电势：两种不同导体接触时，在接触处由于载流子浓度的不同相互扩散而形成接触电势差温差电势： 一种导体两端由于温度不同，电子从高温端向低温端扩散而产生温差电势热电偶回路中包括两个方向相反的接触电势和两个温差电势当两端置于不同温度下，则产生总的热电势接触电势： eA.B(T) = eA.B(T0) = 总的接触电势为： eA.B(T) - eA.B(T0) =A,B各自的温差电势： eA(T,T0) = eB(T,T0) = 总的温差电势： eA(T,T0) - eB(T,T0) = 热电偶的总热电势为：EAB(T.T0) = eAB(T) – eAB(T0) - eA(T.T0)+eB(T.T0) = - EAB(T.T0) = [eAB(T)–] - [eAB(T0)–] = EAB(T) - EAB(T0)第四章作业1.利用能带理论说明N或P型半导体的气敏N型在书上，P型如下：（1）单晶颗粒Ａ<Ｗｓ的气体吸附，即还原性气体吸附。

空穴将由半导体表面向气体转移，形成正电荷吸附导致半导体表面空穴减少，能带向下弯曲电导下降Ａ>Ｗｓ的气体吸附，即氧化性气体吸附空穴将由气体向半导体表面转移，形成负电荷吸附导致半导体表面空穴增多，能带向上弯曲电导增大P型半导体的正电荷吸附Ａ<Ｗｓ的气体吸附平衡状态（2）晶界P型半导体晶界处势垒如图在晶界处，空气中的氧的吸附很难形成，所以晶界处势垒即接触势垒当接触还原性气体时，能带将进一步向下弯曲，电阻增大，即电导下降当接触氧化性气体时，能带向下弯曲的程度减小，电阻下降，即电导上升总电阻R=Rv+Rs，所以P型半导体接触还原性气体时，电导下降P型半导体接触氧化性气体时，电导上升2. SnO2气敏元件为什么呈现高阻状态？高阻成因：1）晶界势垒 2）表面氧的负离子吸附（Oads-、Oads2-）3.试分析说明SnO2气敏元件检测H2气的工作机理高阻成因：1）晶界势垒 2）表面吸附氧形成的负离子吸附（将N-半材导带电子束缚）反应：H2在N-SnO2晶粒表面形成正离子吸附（将电子给SnO2）H2 (g) = 2Hads另，（将电子释放还给SnO2） 使器件的R↓，σ↑，且与H2浓度成正比。

5.电阻型气敏元件的灵敏度定义方法，提高灵敏度的方法p 89和 p1006.电阻型气敏元件的选择性定义方法，提高选择性的方法p 90和 p1007. 说明掺Y2O3的ZrO2氧传感器的工作原理O2传感器原理：PO2(1)> PO2(2) Pt(+):O2+4e→2O2- Pt(-):2O2-→O2+4eO2穿过多孔Pt电极，并在电极处形成O2-，在ZrO2中借助VO空位扩散到Pt(-)，并形成O2输出 为已知，可求8 减少汽车尾气污染的工作原理及工作过程汽车尾气净化：1）尾气排出前经三元催化剂净化的效果与尾气中PO2有关，而PO2大小又由燃烧室中燃料燃烧状态决定2）空燃比由空气过剩率λ表示，（λ=1）为理论空燃比（最好） 3）λ<1，缺氧，CO、HC净化率低；λ>1，氧过剩，NOx净化差；只有λ≈1时效果最好，此时氧传感器输出（E）正发生急剧变化E→1.0，λ<1，应增大空气量；E→0，λ>1，应减小空气量，从而保持λ≈1，燃烧最充分，净化效果最好。