电子材料复习参考

1、电子材料考试重点1什么是电子材料？是以发挥其物理性能（如光、电、磁、声、热等）或物理与物理性能之间相互转换的特性为 主而用于电子信息工业的材料。2电子材料的选用原则根据元器件性能参数先用材料。2、根据元器件结构特点选用材料。3、根据元器件工艺特点选用材料。4、按已知定律或法则选用材料。5、按经济原则选用材料。3霍尔效应定义1:在物质中任何一点产生的感应电场强度与电流密度和磁感应强度之矢量积成正比的 现象。定义2:通过电流的半导体在垂直电流方向的磁场作用下，在与电流和磁场垂直的方向上形 成电荷积累和出现电势差的现象。4电容器电介质材料的要求？介电常数&尽可能的大：提高比率电容量（单位体积的电容量

2、），以制造小体积、轻重量的电容器；损耗角正切tan 3尽可能的小：（16）x 10-4，避免因极化过程造成能量损失；具有高的绝缘电阻值，并保证电阻在不同温度和频率下稳定，避免因杂质分 解或材料老化引起绝缘阻值下降；具有高的击穿强度。要求电容器介质的性能在不同的温度、湿度等环境条件及不同的频率、电压 等工作条件下保持长期稳定。5电极材料的要求？要求制造电极的材料有足够的电导率、热导率和高温硬度，电极的结构必须有足够的强度和刚度，以及充分冷却的条件。此外，电极与工件间的接触电阻应足够低，以防止工件表面熔化或电极与工件表面之间的合金化。6晶体中那些缺陷影响材料的导电性？这些缺陷产生的原因是什么？晶体

3、结构缺陷的种类繁多，有的是晶格畸变，有的是品格中杂质或掺质原子缺陷，有的涉及到品体组成的非化学计量比，有的对应于电磁结构中有序的跃迁等。人们按照晶体结构缺陷在三维空间延伸的线度，把它们分为点、线、面、体等四类结构缺陷。1点缺陷晶体中的一些原子被外界原子所代替，或者留有原子空位等， 这些变化破坏了晶体规则的点阵周期性排列，并引起质点间势场的畸变， 这样造成的晶体结构不完整性仅仅局限在某 些位置，只影响临近的几个原子，在三维空间方向上的尺度远远小于晶体或晶粒的尺度，所以称为点缺陷，点缺陷参与晶体中的质量输运与电荷输运过程，它对晶体结构敏感性能有时起到决定性的作用。1.1晶格位置缺陷晶格位置缺陷一般

4、指空位和间隙原子所造成的点缺陷，主要是内部质点运动偏离其平衡 位置所产生的缺陷，由于原子的热运动与温度有关，所以这类缺陷的形成主要受温度影响, 也称为热缺陷，属于本征缺陷。1.2组成缺陷组成缺陷主要是指杂质原子进入晶体所产生的一类晶体缺陷，这类缺陷不仅破坏了晶体的规则空间点阵结构排列， 还会引起杂质原子周围的周期势场的变化。杂质原子主要分为置换（替代）杂质原子和间隙杂质原子两种，杂质缺陷的浓度与温度无关，主要取决于溶解度 和掺杂量，属于非本征缺陷。1.3电荷缺陷电荷缺陷也称为非化学计量结构缺陷， 存在于非化学计量化合物中， 由于热能和其他能 量传递激发电子跃迁，产生空穴和电子形成附加电场引起周

5、期势场的畸变，造成晶体的不完整性。1.4色心色心，由透明晶体中点缺陷、点缺陷对或点缺陷群捕获电子或空穴而构成的一种缺陷， 主要有捕获电子负离子空位形成的F色心和正离子空位缺陷捕获空位形成的V色心，通常产生于碱金属卤化物、碱土金属氟化物和部分金属氧化物中，如电气石、天河石、方钠石、石英 等晶体颜色产生机理都可以用色心理论加以解释。2线缺陷线缺陷指二维尺度很小而第三为尺度很大的缺陷，其特点是两个方向上的尺寸很小而另外一个方向延伸较长，也称一维缺陷，可被电镜观察到，当今研究最多的是位错。 位错理论是晶体结构缺陷研究的核心，位错的存在不仅影响到晶体的力学性质，而且也影响到晶体的一系列宏观物理性质，如晶

6、体的强度和断裂等。3面缺陷晶体常常被一些界面分隔成许多小的畴区，畴区内具有较高的原子排列完整性，畴区之间的和界面附近存在着较严重的原子错排，此类缺陷发生于整个界面， 称为面缺陷，它在一维尺寸小，在另二维尺寸大，可被光学显微镜观察到， 功能多品陶瓷的性能主要取决于面缺 陷。通常，按照界面两侧的晶体结构关系将面缺陷分为以下三类：晶界、孪晶界面及平移界面。3.1晶界晶体结构相同位向不同的晶粒之间的界面称为晶粒间界，简称晶界。在晶粒内部可以观察到直径在10-100um大小的晶块，这些晶块之间的内界面就称为亚晶粒间界， 简称亚晶界， 亚晶界主要是由位错组成。3.2孪晶界面两个或两个以上的同种晶体， 彼此

7、之间的层错按一定的对称关系相互联系而形成的复合 晶体就叫作孪晶。3.3平移界面界面两侧晶体以某一特征的非点阵平移相联系的称为平移界面，包括堆垛层错、反向畴界和结晶切变面，其中，结晶切变面可以概括的理解为一种特殊的反向畴界4体缺陷体缺陷是由热运动造成的一种半微观缺陷，它对晶体的宏观物理性能往往带来有害的影响。在三维尺寸较大，如镶嵌块，沉淀相，空洞，气泡等。7表征无机介电常数特性的主要参数有哪些（限写三项）？给出这些参数的定义？介电常数除了与材料有关以外，还与温度和电场频率有关。二.画出气体的J-E特性图，并描述气体击穿后的放电现象。0 E.E, Ef 勺怵的丿血特性曲堆干燥气体通常是良好的绝缘体

8、，但当气体中存在自由带电粒子时，它就变为电的导体。 这时如在气体中安置两个电极并加上电压，就有电流通过气体，这个现象称为气体放电。气体放电有多种多样的形式。主要的形式有辉光放电、电弧放电、电晕放电、火花放电、介质阻挡放电等。辉光放电：低压气体中显示辉光的气体放电 （空气中的电子大概在1000对/cm3,由于高压放电现象在低气压状态下会产生辉光现象）现象，即是稀薄气体中的自激导电现象。在置有板状电极的玻璃管内充入低压（约几毫米汞柱）气体或蒸气，当两极间电压较高（约1000伏）时，稀薄气体中的残余正离子在电场中加速，有足够的动能轰击阴极，产生二次电子， 经簇射过程产生更多的带电粒子，使气体导电。辉

9、光放电的特征是电流强度较小 （约几毫安），温度不高，故电管内有特殊的亮区和暗区，呈现瑰丽的发光现象。电弧放电：两个电极在一定电压下由气态带电粒子，如电子或离子，维持导电的现象。激发试样产生光谱。电弧放电主要发射原子谱线，是发射光谱分析常用的激发光源。通常分为直流电弧放电和交流电弧放电两种。气体放电中最强烈的一种自持放电。当电源提供较大功率的电能时，若极间电压不高（约几十伏），两极间气体或金属蒸气中可持续通过较强的电流（几安至几十安），并发出强烈的光辉，产生高温（几千至上万度），这就是电弧放电。 电弧是一种常见的热等离子体。电弧放电最显著的外观特征是明亮的弧光柱和电极斑点。电晕放电：气体介质在不

10、均匀电场中的局部自持放电。最常见的一种气体放电形式。在曲率半径很小的尖端电极附近， 由于局部电场强度超过气体的电离场强， 使气体发生电离和激 励，因而出现电晕放电。 发生电晕时在电极周围可以看到光亮 ，并伴有咝咝声。电晕放电电晕可以是相对稳定的放电形式，也可以是不均匀电场间隙击穿过程中的早期发展阶段。放电的形成机制因尖端电极的极性不同而有区别，这主要是由于电晕放电时空间电荷的积累和分布状况不同所造成的。 在直流电压作用下，负极性电晕或正极性电晕均在尖端电极附近 聚集起空间电荷。在负极性电晕中，当电子引起碰撞电离后，电子被驱往远离尖端电极的空间，并形成负离子，在靠近电极表面则聚集起正离子。电场继

11、续加强时，正离子被吸进电极，此时出现一脉冲电晕电流，负离子则扩散到间隙空间。 此后又重复开始下一个电离及带电粒子运动过程。如此循环，以致出现许多脉冲形式的电晕电流。火花放电：当高压电源的功率不太大时，高电压电极间的气体被击穿，出现闪光和爆裂声 的气体放电现象。在通常气压下，当在曲率不太大的冷电极间加高电压时，若电源供给的功率不太大，就会出现火花放电， 火花放电时，碰撞电离并不发生在电极间的整个区域内，只 是沿着狭窄曲折的发光通道进行，并伴随爆裂声。由于气体击穿后突然由绝缘变为良导体， 电流猛增，而电源功率不够，因此电压下降，放电暂时熄灭，待电压恢复再次放电。所以火 花放电具有间隙性。雷电就是自

12、然界中大规模的火花放电。介质阻挡放电：介质阻挡放电是有绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电又称介质阻挡电晕放电或无声放电。介质阻挡放电能够在高气压和很宽的频率范围内工作，通常的工作气压为1010。电源频率可从50Hz至1MHz电极结构的设计形式多种多样。在两个放电电极之间充满某种工作气体，并将其中一个或两个电极用绝缘介质覆盖，也可以将介质直接悬挂在放电空间或采用颗粒状的介质填充其中，当两电极间施加足够高的交流电压时，电极间的气体会被击穿而产生放电，即产生了介质阻挡放电。三压电材料的四个重要参数并解释其含义？主要性能用弹性常数、介电常数、压电常数和机电耦合系数来标记弹性常数：表征材料弹性的

13、量。联系各向异性介质中应力和应变关系的广义弹性张量有21个独立的常数。介电常数：介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场(真空中)与最终介质中电场比值即为介电常数，又称诱电率压电常数：表示压电材料受到的应力和产生的电荷之间关系的一个参数。它直接关系到压电输出的灵敏度。机电耦合系数：是压电体通过压电效应转化的能量对输入于压电体的总能量的比值，标志压电体将机械能与电能互相转换时的效率。压电体的介质和机械损耗角正切的倒数分别称为电品质因数和机械品质因数。四经半导体化后的半导体陶瓷的电性能与一般绝缘电子瓷和半导体单晶的性能差别主要体现在那两个方面？五.防止滑石的老化措施有哪些？采用足够、均

14、匀和稳定性好的玻璃包裹原顽辉石晶粒，可有效地抑制原顽辉石的晶型转化和防止滑石的老化。严格工艺，保证滑石具有细晶结构，防止由于原顽辉石晶粒生长过大造成品型转化形成的应力过大，破坏中铝瓷球的玻璃相包裹原顽辉石品粒，抑制原顽辉石发生晶型转化和防止滑石瓷的老化的作用。加入可与MgSiO3形成固熔体的少量其他配料，影响和抑制滑石的老化。如加入1% 2% 的Mn2+!换MgSiO3中的Mg2形成同熔体；在低损耗滑石的配料中加入 3%勺MnSiO3可有效 地防止滑石的老化。（4）在1042C以下的塑料花环填料原顽辉石向斜顽辉石或顽火辉石转化的倾向温度区间，适当提高冲却速度可减少这种晶型转化的倾向，还可避免玻

15、璃相析晶， 充分发挥玻璃相包裹原顽辉石利抑制共晶型转化的作用，对防止滑石老化有一定的效果。六.BaTio3半导体陶瓷的ptc效应的内部机理？经过40多年的研究，人们对 ptc效应的理解逐渐深化，最早人们认为两晶粒间的界面态， 是形成ptc效应的必要条件，后来了解到界面态的具体内容：如Ba空位，受主杂质，吸附氧。再后来通过单个晶界的测定，发现各个晶界的ptc效应大小不同，有的晶界无ptc效应， 并发现电阻的升高，分两个阶段：即突变和渐变，认为相变时应力变化对电阻突变有关，经 反复研究，在缺陷较集中地无序晶界-不相干晶界，才能形成表面态，出现ptc效应，而相干晶界，则有序程度较高，杂质和氧难于偏析

16、或吸附，以形成界面态，因此 ptc效应难于出现，同时还发现，经高温外电场E极化，能改变电畴结构以及晶界相干性，从而会在原来 施加电场的方向，出现 ptc效应，而垂直于电场的方向，则ptc效应极弱，这说明ptc效应和晶界结构的重要关系晶体结构及其特征：晶体，其实是内布置点在三维空间周期性重复排列的固体。组成晶体的结构粒子（分子、原子、离子）在三维空间有规则地排列在一定的点上，这些点周期性地构成有一定几何形状的无限格子，叫做晶格。按照晶体的现代点阵理论， 构成晶体结构的原子、分子或离子都能抽象为几何学上的点。这些没有大小、没有质量、不可分辨的点在空间排布形成的图形叫做点阵，以此表示晶体中结构粒子的

17、排布规律。构成点阵的点叫做阵点，阵点代表的化学内容叫做结构基元。所以，晶体结构其实是指晶体的微观结构，即晶体中实际质点的具体排列情况，可以看作是由阵点和结构基元所组成。晶体结构的主要特征是其组成粒子的周期性规则排列，实际晶体不同于理想的晶体，无论是在自然界中存在的天然晶体，还是实验室或工厂中培养的人工晶体或陶瓷和其他硅酸盐 制品中的晶相，都或多或少存在某些缺陷，实际晶体主要是由一种或数种具有相同或极为相似晶胞结构和晶胞化学的空间格子堆积而成。每一种晶胞可以分为几种相对独立的结构单 位，结构单位连接规律也常有不同变化。但是，由于内部质点的重复周期比晶体颗粒的尺寸小得多，因此从微观来讲，可以把晶体

18、看成理想的具有平移周期的点阵加以研究。但是，参加堆积的晶胞结构和晶胞化学、堆积方式以及它们堆积过程的物理化学环境往往都是变化 的，这就使得其在不同条件下体现出不同的形貌和性质。在一定的物理化学条件下，晶体的成分和结构是对应的，晶体的成分和结构式其内在本质，相对的，形态和性能则是晶体内在本质的外在体现。晶体的形态和变化与其形成条件如温度、压力等有关系，并且在一定的物理化学条件下成相对稳定状态，其成分和结构遂形成条件的变化而产生不同程度的变化，随之引起其形态和结构的不同程度变化。固溶体：固溶体指的是矿物一定结晶构造位置上离子的互相置换，而不改变整个晶体的结构 及对称性等。但微观结构上如结点的形状、

19、大小可能随成分的变化而改变。如自然界辉石就是一个多种成分的固溶体。自然界矿物中广泛存在的离子或离子团之间的置换的化学现象，过程称为类质同像或固溶体。类质同像是矿物结晶时， 其晶体结构中一种位置被两种或两种以上的不同元素 （或基团）而形成混晶的现象， 而固溶体是反映形成这种混晶的矿物结 构。固溶体分为三种：替代式固溶体、填隙式固溶体和缺位式固溶。相变：定义1:物体由一种相态（固态、液态或气态）至另一种相态的转变， 其间物理特性和分 子结构发生了明显变化。定义2:膜脂在其能允许的各种相态间的转变。 转变依赖于温度、脂的结构、膜脂纯度、 水化状态等因子。膜脂不纯时则依赖于混合物的组成。 如脂质在较高

20、温度时呈液晶相， 而在 低温时可转变为凝胶相。晶体缺陷：晶体结构缺陷的种类繁多， 有的是晶格畸变，有的是品格中杂质或掺质原子缺陷， 有的涉及到品体组成的非化学计量比，有的对应于电磁结构中有序的跃迁等。人们按照晶体结构缺陷在三维空间延伸的线度，把它们分为点、线、面、体等四类结构缺陷。晶体中的一些原子被外界原子所代替，或者留有原子空位等， 这些变化破坏了晶体规则的点阵周期性排列，并引起质点间势场的畸变，这样造成的晶体结构不完整性仅仅局限在某些位置，只影响临近的几个原子， 在三维空间方向上的尺度远远小于晶体或晶粒的尺度，所以称为点缺陷，点缺陷参与晶体中的质量输运与电荷输运过程，它对晶体结构敏感性能有

21、时起到决定性的作用。1.1晶格位置缺陷晶格位置缺陷一般指空位和间隙原子所造成的点缺陷，主要是内部质点运动偏离其平衡位置所产生的缺陷，由于原子的热运动与温度有关，所以这类缺陷的形成主要受温度影响， 也称为热缺陷，属于本征缺陷。1.2组成缺陷组成缺陷主要是指杂质原子进入晶体所产生的一类晶体缺陷，这类缺陷不仅破坏了晶体的规则空间点阵结构排列， 还会引起杂质原子周围的周期势场的变化。杂质原子主要分为置换（替代）杂质原子和间隙杂质原子两种，杂质缺陷的浓度与温度无关，主要取决于溶解度 和掺杂量，属于非本征缺陷。1.3电荷缺陷电荷缺陷也称为非化学计量结构缺陷， 存在于非化学计量化合物中， 由于热能和其他能

22、量传递激发电子跃迁，产生空穴和电子形成附加电场引起周期势场的畸变，造成晶体的不完整性。1.4色心色心，由透明晶体中点缺陷、点缺陷对或点缺陷群捕获电子或空穴而构成的一种缺陷， 主要有捕获电子负离子空位形成的 F色心和正离子空位缺陷捕获空位形成的V色心，通常产生于碱金属卤化物、碱土金属氟化物和部分金属氧化物中，如电气石、天河石、方钠石、石英 等晶体颜色产生机理都可以用色心理论加以解释。2线缺陷线缺陷指二维尺度很小而第三为尺度很大的缺陷，其特点是两个方向上的尺寸很小而另外一个方向延伸较长，也称一维缺陷，可被电镜观察到，当今研究最多的是位错。位错理论是晶体结构缺陷研究的核心，位错的存在不仅影响到晶体的

23、力学性质，而且也影响到晶体的一系列宏观物理性质，如晶体的强度和断裂等。3面缺陷晶体常常被一些界面分隔成许多小的畴区，畴区内具有较高的原子排列完整性，畴区之间的和界面附近存在着较严重的原子错排，此类缺陷发生于整个界面， 称为面缺陷，它在一维尺寸小，在另二维尺寸大，可被光学显微镜观察到，功能多品陶瓷的性能主要取决于面缺陷。通常，按照界面两侧的晶体结构关系将面缺陷分为以下三类：晶界、孪晶界面及平移界面。3.1晶界晶体结构相同位向不同的晶粒之间的界面称为晶粒间界，简称晶界。在晶粒内部可以观察到直径在10-100um大小的晶块，这些晶块之间的内界面就称为亚晶粒间界， 简称亚晶界， 亚晶界主要是由位错组成

24、。3.2孪晶界面两个或两个以上的同种晶体， 彼此之间的层错按一定的对称关系相互联系而形成的复合 晶体就叫作孪晶。3.3平移界面界面两侧晶体以某一特征的非点阵平移相联系的称为平移界面，包括堆垛层错、反向畴界和结晶切变面，其中，结晶切变面可以概括的理解为一种特殊的反向畴界4体缺陷体缺陷是由热运动造成的一种半微观缺陷，它对晶体的宏观物理性能往往带来有害的影响。在三维尺寸较大，如镶嵌块，沉淀相，空洞，气泡等。铁电体及其变化：晶体在没有外加电场作用下，正负电荷重心不重合而呈现电偶极矩的现象 称为晶体电介质自发极化， 凡呈现自发极化，且自发极化方向能够因外施电场方向而改变的 晶体，称为铁电晶体。铁电体的一

25、些基本性质：（1）铁电体具有热释电性（2）铁电体具有压电性（3）铁电体P-E曲线是非线性的多值函数，该多值函数通常用电滞回线描述 铁磁体：具有铁磁性的物质被称为铁磁体。铁磁性：物质中相邻原子或离子的磁矩由于它们的相互作用而在某些区域中大致按同一方向 排列，当所施加的磁场强度增大时，这些区域的合磁矩定向排列程度会随之增加到某一极限 值的现象。七.磁滞回线：在磁场中，铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示，当磁化磁场作周期的变化时，铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线，这条闭合线叫做磁滞回线剩磁有磁性的物体失去磁性的过程磁体产生次的原因大概如下：每个原子核周围旋转的电子看成是

26、电流， 而电流会产生磁场，当磁场方向都差不多朝同个方向时 （与原子排列有关）,整个物体表现出磁性。把原子核的排列打乱（震动，加热使其热运动加剧等），以致原子杂乱排列，磁场互相抵消，整个物体不显磁性。矫环磁场压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷（书上p128）压电晶体特性（列举5种）？压电材料的参数：1介质损耗（介质损耗是判断材料性能好坏， 选择材料和制作器件的重要依据）2机械品质因数（反映压电振子在谐振是的损耗程度）3机电耦合系数（k是衡量压电体的机电能量转换能力的一个重要参数）4频率常数（N是指振子的谐振频

27、率fr与主振动方向尺寸的乘积。单位：Hz.m）半导体陶瓷：如何使陶瓷半导体化：半导体陶瓷生产工艺的共同特点是必须经过半导化过程。半导化过程可通过掺杂不等价离子取代部分主晶相离子（例如，BaTiO3中的Ba2+被La3+取代），使晶格产生缺陷，形成施主或受主能级，以得到 n型或p型的半导体陶瓷。另一种 方法是控制烧成气氛、烧结温度和冷却过程。例如氧化气氛可以造成氧过剩，还原气氛可以造成氧不足，这样可使化合物的组成偏离化学计量而达到半导化。半导体陶瓷敏感材料的生产工艺简单，成本低廉，体积小，用途广泛。压敏陶瓷 指伏安特性为非线性的陶瓷。如碳化硅、氧化锌系陶瓷。它们的电阻率相对于电压是可变的，在某一临界电压下电阻值很高， 超过这一临界电压则电阻急剧降低。固溶体：固溶体指的是矿物一定结晶构造