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

Chia sẻ: Ngô Ý Nhi | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:79

Thêm vào BST

Báo xấu

152
lượt xem 58
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chất điện môi là vật liệu cách điện, có cấu trúc lưỡng cực điện tự nhiên hoặc nhân tạo

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

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

VẬT LIỆU HỌC Tháng 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 quang Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 2
5.1.Tính chất điện 5.1.1.Mô hình dải năng lượng 5.1.2.Khái niệm về dẫn điện 5.1.3.Dẫn điện của vật liệu kim loại 5.1.4.Dẫn điện của vật liệu bán dẫn 5.1.5.Dẫn điện của vật liệu vô cơ 5.1.6.Dẫn điện của vật liệu hữu cơ 5.1.7.Tính chất điện môi của vật liệu Tháng 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 5
E 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= l Tháng 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 3P Điện 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 I Lỗ trống chuyển động cùng chiều E Si Si Si Si Si Si E Si Si Si
Bán dẫn tạp chất n Mạng tinh thể Si có tạp chất P5+:1s22s22p63s23p3 “e” thừa dễ tách ra → “e” tự do P+ Si Si Si Si Si Si Si Si
Bán dẫn tạp chất P Mạng tinh thể Si có tạp chất B3+ :1s22s22p63s23p1 Một “e” chuyển đến lấp lỗ trống → Tạo lỗ trống mới B Si Si Si Si Si Si Si Si
5.1.5.Dẫn điện của vật liệu vô cơ  Liên kết : ion & cộng hoá trị→Ion ở các nút mạng → Không dẫn điện  Dẫn điện ion : Dịch chuyển ion chỉ xảy ra khi có khuyết tật mạng →Chất điện ly rắn  NaCl dẫn điện do lỗ trống cation Na+ ∀↑Nhiệt độ ∀↑Tạp chất (MnCl2) Độ dẫn điện σ Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 17
5.1.6.Dẫn điện của vật liệu hữu cơ  Liên kết : cộng hoá trị → Phân tử ở các nút mạng → Không dẫn điện  Dẫn điện nhờ phụ gia : bột kim loại, bột graphit Ng.tử pha tạp → Tạo “e” hoặc lỗ trống Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 18
5.1.6.Dẫn điện của vật liệu hữu cơ  Dẫn điện nhờ thay đổi liên kết &cấu trúc vật liệu • Liên kết σ : bền→ không có “e” tự do Liên kết π : yếu → có “e” tự do ở miềm dẫn Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 19
•Chuyển liên kết σ → π C≡N C≡N N N Mạch vòng CH CH C C CH2 CH2 T = 200oC CH CH CH2 CH2 N N C Oxy hóa Carbon hóa C C C C T =350 CH CH T =1100oC C C C CH2 C O Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng 20