材料物理性能復(fù)習(xí)資料

材料物理性能復(fù)習(xí)資料電學(xué)三種導(dǎo)電機理？經(jīng)典自由電子理論、量子自由電子理論、能帶理論〔理論內(nèi)容？答案P129-P131〕1>、三種理論的主要特征連續(xù)能量分布的價電子在均勻勢場中的運動、不連續(xù)能量分布的價電子在均勻勢場中的運動、不連續(xù)能量分布的價電子在周期性勢場中的運動，分別是經(jīng)典自由電子理論、量子自由電子理論和能帶理論這三種分析材料導(dǎo)電性理論的主要特征。2>、材料四要素？組成、結(jié)構(gòu)、工藝、性能馬基申定那么及表達式？固溶體電阻率看成由金屬根本電阻率ρ(T)和剩余電阻率ρ殘組成。不同散射機制對電阻率的奉獻可以加法求和。這一導(dǎo)電規(guī)律稱為馬基申定律高溫時金屬的電阻率根本上取決于ρ(T)，而在低溫時取決于ρ殘。ρ殘為決定于化學(xué)缺陷和物理缺陷而與溫度無關(guān)的剩余電阻率。ρ殘的大小就可以用來評定金屬的電學(xué)純度。常常采用相對電阻率ρ(300K)/ρ(4.2K)的大小來評定金屬的電學(xué)純度。〔晶體越純、越完善，相對電阻率越大〕1>、化學(xué)缺陷物理缺陷？化學(xué)缺陷：偶然存在的雜質(zhì)原子及人工參加的合金元素的原子；物理缺陷：指空位、間隙原子、位錯以及它們的復(fù)合體。2>、材料產(chǎn)生電阻的本質(zhì)？當(dāng)電子波在絕對零度下通過一個理想的晶體點陣時，它將不會受到散射而無阻礙地傳播，這時ρ＝0，而σ為無窮大，即此時的材料是一個理想的導(dǎo)體。只有在晶體點陣的完整性以及由于晶體點陣離子的熱振動，晶體中的異類原子、位錯和點缺陷等使晶體點陣的周期性遭到破壞的地方，電子波才會受到散射，從而產(chǎn)生了阻礙作用，降低了導(dǎo)電性，這就是材料產(chǎn)生電阻的本質(zhì)所在。3>、三種散射機制？電子-電子、電子-聲子、電子-雜質(zhì)3、影響金屬導(dǎo)電性〔電阻〕的因素1>、溫度對金屬電阻的影響〔用三種機制解釋溫度如何影響金屬電阻？〕：低溫下“電子－電子”散射對電阻的奉獻可能是顯著的，但除低溫以外幾乎所有溫度下大多數(shù)金屬的電阻都取決于“電子－聲子”散射。2>、受力情況對金屬電阻的影響：金屬在壓力的作用下，其原子間距縮小，內(nèi)部缺陷的形態(tài)、電子結(jié)構(gòu)、費米面和能帶結(jié)構(gòu)以及電子散射機制等都將發(fā)生變化，這必然會影響金屬的導(dǎo)電性能。3>、冷加工對金屬電阻的影響：由于冷加工使晶體點陣發(fā)生畸變和缺陷，從而增加了電子散射的幾率。4>、晶體缺陷對電阻的影響5>、熱處理(heattreatment)對金屬電阻的影響6>、幾何尺寸對電阻的影響7>、電阻率的各向異性8>、試用三種機制解釋溫度對金屬電阻的影響？固溶體的分類？按溶質(zhì)原子在晶格中的位置不同可分為置換固溶體和間隙固溶體按溶質(zhì)元素在固溶體中的溶解度，可分為有限固溶體和無限固溶體。但只有置換固溶體有可能成為無限固溶體。1>、固溶體的電阻與組元濃度的關(guān)系？在形成固溶體時，與純組元相比，合金的導(dǎo)電性能降低了原因：純組元間原子半徑差所引起的晶體點陣畸變，增加了電子的散射，且原子半徑差越大，固溶體的電阻也越大。這種合金化對電阻的影響還有如下幾方面：一是雜質(zhì)對理想晶體的局部破壞；二是合金化對能帶結(jié)構(gòu)起了作用，移動費米面并改變了電子能態(tài)的密度和有效導(dǎo)電電子數(shù)；三是合金化也影響彈性常數(shù)，因此點陣振動的聲子譜要改變。2>、四探針法測量原理？設(shè)有一均勻的半導(dǎo)體試樣，其尺寸與探針間距相比可視為無限大，探針引入點電流源的電流強度為I。因均勻?qū)w內(nèi)恒定電場的等位面為球面，故在半徑為r處等位面的面積為2πr2，那么電流密度為j=I/2πr2。電場強度E=j/σ=jρ=Iρ/2πr2,因此，距點電荷r處的電位為V=Iρ/2πr。公式為5、導(dǎo)體材料分類？晶體半導(dǎo)體、非晶半導(dǎo)體及有機半導(dǎo)體晶體半導(dǎo)體：又分為元素〔單質(zhì)〕半導(dǎo)體、化合物半導(dǎo)體、固溶體半導(dǎo)體；1>、價電子共有化運動？在半導(dǎo)體晶體中，由于原子之間的距離很小，使得每一個原子中的價電子除受本身原子核及內(nèi)層電子的作用外，還受到其他原子的作用。在本身原子和相鄰原子的共同作用下，價電子不再是屬于各個原子，而成為晶體中原子所共有2>、四大量子數(shù)每一量子數(shù)表示什么？主量子數(shù)n、它可以取非零的即1，2，3…n。它決定電子在核外空間出現(xiàn)概率最大的區(qū)域離核的遠近，并且是決定電子能量上下的主要因素。角量子數(shù)l〔也稱軌道角動量量子數(shù)〕軌道角動量量子數(shù)決定原子軌道的形狀。磁量子數(shù)ml磁量子數(shù)決定原子軌道在空間的伸展方向，但它與電子的能量無關(guān)。第四個量子數(shù)－自旋角動量量子數(shù)用符號si表示。它與n、l、m無關(guān)。電子本身還有自旋運動。自旋運動有兩種相反方向3>、半導(dǎo)體特點:電阻率(ρ在10-3～109Ωm)、禁帶寬度Eg在0.2～3.5eV,其電學(xué)性能總是介于金屬導(dǎo)體(conductor)(ρ<10-5Ωm,Eg=0)(ρ>109Ωm，Eg>3.5eV)之間。具有負電阻溫度系數(shù)。4>、半導(dǎo)體中電子的能量狀態(tài)－能帶：在半導(dǎo)體晶體中，由于原子之間的距離很小，使得每一個原子中的價電子除受本身原子核及內(nèi)層電子的作用外，還受到其他原子的作用。在本身原子和相鄰原子的共同作用下，價電子不再是屬于各個原子，而成為晶體中原子所共有。5>、本征半導(dǎo)體：純潔的無結(jié)構(gòu)缺陷的半導(dǎo)體單晶。6>、本征載流子的濃度：7>、本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機制？在絕對零度和無外界影響的條件下，半導(dǎo)體的空帶中無電子，即無運動的電子，當(dāng)溫度升高或受光照射時，也就是半導(dǎo)體受到熱激發(fā)時，共價鍵中的價電子由于從外界獲得了能量，其中局部獲得了足夠大能量的價電子就可以掙脫束縛，離開原子而成為自由電子。在能帶圖中，即一局部滿帶中的價電子獲得了大于Eg的能量，躍遷到空帶中去。這時空帶中有了一局部能導(dǎo)電的電子，稱為導(dǎo)帶。而滿帶中由于局部價電子的遷出出現(xiàn)了空位置，稱價帶?！矟M帶→價帶，空帶→導(dǎo)帶，同時產(chǎn)生了自由電子和空穴〕8>、本征半導(dǎo)體的遷移率和電阻率？〔定義〕遷移率：但在外電場的作用下，電子將逆電場方向運動，空穴將順電場方向運動，從而導(dǎo)電成為載流子。載流子定向漂移運動的平均速度為一個恒定值，并與電場強度成正比。這個比值即為遷移率。電阻率：單位電場下電流密度的倒數(shù)1、本征半導(dǎo)體的電學(xué)特性？(1)本征激發(fā)成對地產(chǎn)生自由電子和空穴,所以自由電子濃度和空穴濃度相等,都是等于本征載流子的濃度ni?！?〕ni和Eg有近似反比關(guān)系，硅〔1.11eV)比鍺(0.67eV)的Eg大，故硅比鍺的ni小?！?〕ni與溫度成近似正比，故溫度升高時，ni就增大?！?〕ni與原子密度相比時極小的，所以本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很微弱。8>、N型半導(dǎo)體〔導(dǎo)電機制？能帶結(jié)構(gòu)圖？〕：由于自由電子的濃度大，故自由電子稱為多數(shù)載流子〔Majoritycarrier)，簡稱多子。9>、P型半導(dǎo)體〔導(dǎo)電機制？能帶結(jié)構(gòu)圖？〕：受主雜質(zhì)接受價電子產(chǎn)生空穴的作用，使空穴濃度大大提高，故空穴為多數(shù)載流子10>、N\P型半導(dǎo)體的導(dǎo)電機制及能帶示意圖?N型：在本征半導(dǎo)體中摻入五價元素的雜質(zhì)時，它的四個價電子與周圍的四個硅〔或鍺〕原子以共價鍵結(jié)合后，還余下一個價電子。這個價電子能級ED(D:donor)非?？拷鼘?dǎo)帶底，〔EC－ED〕比Eg小得多。在常溫下，每個摻入的五價元素原子的多余價電子都具有大于〔EC－ED〕的能量，都可以進入導(dǎo)帶成為自由電子，因而導(dǎo)帶中的自由電子數(shù)比本征半導(dǎo)體顯著地增多。把這種五價元素稱為施主雜質(zhì)〔即能提供多余價電子〕，ED為施主能級，〔EC－ED〕稱為施主電離能。圖〔書本p82〕P型：在本征半導(dǎo)體中，摻入三價元素的雜質(zhì)，就可以使晶體中空穴濃度大大增加。三價元素形成的允許價電子占有的能級EA非?？拷鼉r帶頂，即〔EA-EV〕遠小于Eg。在常溫下，處于價帶中的價電子都具有大于〔EA-EV〕的能量，都可以進入EA能級。所以每個三價雜質(zhì)元素的原子都能接受一個價電子，而在價帶中產(chǎn)生一個空穴。這種三價元素稱為受主雜質(zhì)，EA稱為受主能級，〔EA-EV〕稱為受主電離能。圖〔書本P83〕6、N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體統(tǒng)稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體，與本征半導(dǎo)體相比，具有如下特征？摻雜濃度與原子密度相比雖很微小，但是卻能使載流子濃度極大地提高，導(dǎo)電能力因而也顯著地增強。摻雜濃度愈大，其導(dǎo)電能力也愈強。摻雜只是使一種載流子的濃度增加，因此雜質(zhì)半導(dǎo)體主要靠多子導(dǎo)電。當(dāng)摻入五價元素〔施主雜質(zhì)〕時，主要靠自由電子導(dǎo)電；當(dāng)摻入三價元素〔受主雜質(zhì)〕時，主要靠空穴導(dǎo)電1>、PN結(jié)阻擋層形成過程?〔畫示意圖？〕載流子的濃度差引起載流子的擴散運動在PN結(jié)中，P區(qū)中的空穴〔多子〕濃度遠大于N區(qū)中的空穴〔少子〕濃度，同時，N區(qū)中的自由電子〔多子〕濃度遠大于P區(qū)中的自由電子〔少子〕濃度。即在PN結(jié)的兩邊，由于存在著載流子分布的濃度差，這就必然會引起載流子的擴散運動。P區(qū)中的空穴將向N區(qū)擴散，N區(qū)中的電子將向P區(qū)擴散。擴散運動形成空間電荷區(qū)〔阻擋層〕在擴散運動進行之前，整個晶體中的任何一局部都是中性的，但隨著多數(shù)載流子擴散運動的進行，在交界面附近的P區(qū)和N區(qū)的電中性狀態(tài)被打破。由于P區(qū)中的空穴擴散到了N區(qū)，故在交界面附近的P區(qū)中就只留下了帶負電荷的受主雜質(zhì)離子。同樣，由于N區(qū)中的電子擴散到了P區(qū)，在交界面附近的N區(qū)就只留下了帶正電荷的施主雜質(zhì)離子。這些離子被束縛在晶格結(jié)構(gòu)中，不能自由移動，于是在交界面處形成了一層很薄的空間電荷區(qū)。3、內(nèi)電場使擴散與漂移達動態(tài)平衡PN結(jié)特性：單向?qū)щ娦约诱螂妷憾嘧訑U散正向電流較大加反向電壓少子漂移電流幾乎不變化7、絕緣體主要的電性能：〔電介質(zhì)的四大根本常數(shù)〕1>、絕緣體的定義？對絕緣體的性能要求？電介質(zhì)的四大性能和四大根本參數(shù)？指電阻率大于109用來限制電流使它按一定的途徑流動的材料，另外還有利用其“介電”特性建立電場以貯存電能的材料。絕緣體的性能要求：〔1〕具有足夠高的耐電強度，以經(jīng)受住導(dǎo)體間的高電場。〔2〕具有足夠高的絕緣電阻，以防止跨越導(dǎo)體的漏泄電流。具有良好的耐電弧性，以防發(fā)生飛弧損壞?！?〕必須能在環(huán)境危害的條件下〔度、濕度、輻射〕保持其完整性?！?〕必須具有足夠的機械強度，以抗振動和沖擊。絕緣體主要的電性能：〔電介質(zhì)的四大根本常數(shù)〕〔1〕介電常數(shù)；〔電極化〕〔2〕耐電強度；〔擊穿〕〔3〕損耗因數(shù)；〔介電損耗〕〔4〕體積和外表的電阻率〔電導(dǎo)〕2>、電介質(zhì)的定義及根本屬性？電介質(zhì)和金屬導(dǎo)體對電場的影響有何不同？電介質(zhì)的分類？電介質(zhì)：在電場作用下具有極化能力并在其中長期存在電場的一種物質(zhì)。根本屬性：具有極化能力；其中能夠長期存在電場金屬以傳導(dǎo)的方式來傳遞電的作用和影響。電介質(zhì)以電極化方式來傳遞和記錄電的影響。電介質(zhì)按其分子中正負電荷的分布狀況可分為：中性電介質(zhì)：偶極電介質(zhì)：離子型電介質(zhì)從電學(xué)性質(zhì)看電介質(zhì)的分子可分為兩類：無極分子和有極分子3>、電介質(zhì)極化的定義？簡述介質(zhì)極化的四種根本形式？四種極化形式極化時間的大小關(guān)系？電介質(zhì)極化：在電場的作用下，其內(nèi)部的束縛電荷所發(fā)生的彈性位移現(xiàn)象和偶極子的取向〔正端轉(zhuǎn)向電場負極、負端轉(zhuǎn)向電場正極〕現(xiàn)象。介質(zhì)極化的4種根本形式：電子位移極化在電場作用下，構(gòu)成介質(zhì)原子的電子云中心與原子核發(fā)生相對位移，形成感應(yīng)電矩而使介質(zhì)極化的現(xiàn)象。電子位移極化的形成過程很快，僅需10-14～10-16s。它的極化是完全彈性的離子位移極化在離子晶體中，處于晶格結(jié)點上的正負離子也要在電場作用下發(fā)生相對位移而引起極化，這就是離子式極化，又稱離子位移極化。1、離子彈性位移極化：這種極化只存在于離子鍵構(gòu)成的晶體中，且極化過程也很快，約10-12～10-13s。2、離子松弛式位移極化：極化建立過程較長，約10-2～10-5s。固有電矩轉(zhuǎn)向極化有外電場時，由于偶極子要受到轉(zhuǎn)矩的作用，有沿外電場方向排列的趨勢，而呈現(xiàn)宏觀電矩，形成極化。偶極子不能恢復(fù)原狀，極化所需較長，約10-2～10-10s?？臻g電荷極化在一局部電介質(zhì)中存在著可移動的離子。在外電場作用下，正離子將向負電極側(cè)移動并積累，而負離子將向正電極側(cè)移動被積累，這種正、負離子別離所形成的極化。極化所需時間最長，約10-2s。4>、電介質(zhì)的介電常數(shù)：、〔ε0=8.85×10-12F/m〕、5>、什么是介電損耗？引起電介質(zhì)介電損耗的兩大因素是？電介質(zhì)在外電場作用下，其內(nèi)部會有發(fā)熱現(xiàn)象，這說明有局部電能已轉(zhuǎn)化為熱能損耗掉，這種介質(zhì)內(nèi)的能量損耗稱為介質(zhì)損耗。這種損耗是由電導(dǎo)作用和極化作用引起的。6>、什么是電介質(zhì)的擊穿？與氣體和液體電介質(zhì)相比，固體電介質(zhì)擊穿的特點？固體電介質(zhì)擊穿的類型？簡述多孔陶瓷材料的局部放電擊穿過程。固體電介質(zhì)的擊穿就是在電場作用下伴隨著熱、化學(xué)、力等等的作用而喪失其絕緣性能的現(xiàn)象。與氣體和液體電介質(zhì)相比，固體電介質(zhì)擊穿有以下幾個特點：(1)固體介質(zhì)的擊穿強度比氣體和液體介質(zhì)高，約比氣體高兩個數(shù)量級，比液體高一個數(shù)量級左右；(2)固體通?？偸窃跉怏w或液體環(huán)境媒質(zhì)中，因此對固體進行擊穿試驗時，擊穿往往發(fā)生在擊穿強度比擬低的氣體或液體媒質(zhì)中，這種現(xiàn)象稱為邊緣效應(yīng)?！苍囼灂r必須盡可能排除〕(3)固體電介質(zhì)的擊穿一般是破壞性的，擊穿后在試樣中留下貫穿的孔道、裂紋等不可恢復(fù)的傷痕。固體電介質(zhì)擊穿的類型：電擊穿、熱擊穿、局部放電擊穿、其他擊穿機制〔樹枝化擊穿、電-機械擊穿、沿面擊穿等〕大局部陶瓷材料中存在著相當(dāng)大的氣孔，其直徑可達幾個微米。這些氣孔在電場作用下，特別是高頻電場作用下，將發(fā)生強烈的游離，而且氣孔的直徑愈大，游離電壓愈低。在高頻電壓下，由于氣孔中的強烈游離，產(chǎn)生大量的熱量，使得氣孔附近局部區(qū)域過熱，在材料中產(chǎn)生相當(dāng)高的內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)熱應(yīng)力超過一定限度時，材料因喪失機械強度發(fā)生破壞，以致失去抗電能力，造成“擊穿”。7>、固體電介質(zhì)的擊穿？固體電介質(zhì)的擊穿就是在電場作用下伴隨著熱、化學(xué)、力等等的作用而喪失其絕緣性能的現(xiàn)象。8>、什么是熱擊穿？當(dāng)固體電介質(zhì)在電場作用下，由電導(dǎo)和介質(zhì)損耗產(chǎn)生的熱量超過試樣通過傳導(dǎo)、對流和輻射所能散發(fā)的熱量時，試樣中的熱平衡就被破壞，試樣溫度不斷上升，最終造成介質(zhì)永久性的熱破壞，這就是熱擊穿。9>、引起電-機械-熱擊穿的原因？氣孔在電場作用下，特別是高頻電場作用下，將發(fā)生強烈的游離，而且氣孔的直徑愈大，游離電壓愈低。在高頻電壓下，由于氣孔中的強烈游離，產(chǎn)生大量的熱量，使得氣孔附近局部區(qū)域過熱，在材料中產(chǎn)生相當(dāng)高的內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)熱應(yīng)力超過一定限度時，材料因喪失機械強度發(fā)生破壞，以致失去抗電能力，造成“擊穿”。這種擊穿往往發(fā)生在質(zhì)地疏松、介電常數(shù)高的材料中。7、超導(dǎo)電性、超導(dǎo)體、超導(dǎo)態(tài)的定義？超導(dǎo)體的分類？請簡單描述兩類超導(dǎo)體的性質(zhì)？超導(dǎo)電性：在一定條件下〔溫度、磁場、壓力〕材料的電阻突然消失的現(xiàn)象。材料失去電阻的狀態(tài)稱為超導(dǎo)態(tài)，具有超導(dǎo)態(tài)的材料稱為超導(dǎo)體。存在電阻的狀態(tài)稱為正常態(tài)。超導(dǎo)體分為兩類〔電子測量方法2種：電橋法和試探針法〕：第一類超導(dǎo)體的超導(dǎo)臨界溫度隨著磁場強度的增加而下降。當(dāng)磁場強度超過某一臨界值Hc時，磁力線就會穿過這類材料，使其不再呈現(xiàn)超導(dǎo)性。只有溫度和磁場都在由Tc和Hc組成的二維區(qū)域內(nèi)，第一類超導(dǎo)體才會呈現(xiàn)超導(dǎo)性。大多數(shù)超導(dǎo)體都屬于第二類超導(dǎo)體〔又稱London超導(dǎo)體或硬超導(dǎo)體〕。當(dāng)磁場強度增加時，這類超導(dǎo)體從完全超導(dǎo)體先轉(zhuǎn)變?yōu)榛旌蠣顟B(tài)導(dǎo)體，最后轉(zhuǎn)變?yōu)槠胀▽?dǎo)體。在某一磁場強度下，有可能材料外表是超導(dǎo)體，而材料內(nèi)部卻是普通導(dǎo)體。第二類超導(dǎo)體的Tc和Hc通常都大于第一類超導(dǎo)體。1>、超導(dǎo)的三大特性？1、臨界溫度Tc；2、臨界磁場Hc(T)；3、臨界電流Jc2>、簡述壓電效應(yīng)的定義及分類？在某些晶體的一定方向上施加壓力或拉力，那么在晶體的一些對應(yīng)的外表上分別出現(xiàn)正、負電荷，其電荷密度與施加的外力的大小成正比。3>、壓電效應(yīng)分類〔條件？〕:正壓電效應(yīng):由于機械力的作用而使介質(zhì)發(fā)生極化的現(xiàn)象。〔力致形變而產(chǎn)生電極化〕逆壓電效應(yīng):外電場加在〔不存在對稱中心的〕晶體上，改變其極化狀態(tài)，晶體的形狀也將發(fā)生變化?！搽妶鲆鹦巫儭晨v向壓電效應(yīng)：電位差的方向與壓力和拉力的方位一致。橫向壓電效應(yīng)：電位差的方位與施力的方位垂直。4>、機電耦合系數(shù)K？機電耦合系數(shù)是綜合反映壓電陶瓷材料性能的參數(shù)，是衡量材料壓電性能好壞的一個重要物理量。它反映壓電陶瓷材料的機械能與電能之間的耦合效應(yīng)，可用下式來表示機電耦合系數(shù)K，即8、熱釋電效應(yīng)1>、什么是熱釋電效應(yīng)？請解釋熱釋電體對外不顯示電性的原因，溫度改變顯電性？？產(chǎn)生熱釋電效應(yīng)的必要條件？在某些絕緣物中，由于溫度變化而引起電極化狀態(tài)改變的現(xiàn)象即為熱釋電效應(yīng)。原因：因為自發(fā)極化所建立的電場吸引了晶體內(nèi)部和外部空間的異號自由電荷，在試樣的外表形成一個外表電荷層。結(jié)果自發(fā)極化建立的外表束縛電荷被外來的外表自由電荷〔即吸附電荷，吸附電荷是一層自由電荷，其來源有兩種：一是晶體的微弱導(dǎo)電性所導(dǎo)致一些自由電子堆積在外表，二是從大氣中吸附的異號離子〕所屏蔽，束縛電荷建立的電場被抵消。因此對外不顯示電性。但這種自發(fā)極化卻很容易受溫度的影響。一旦溫度升高，極化強度減小，屏蔽電荷跟不上極化電荷的變化，而顯示極性，溫度下降后，極化強度增大，屏蔽電荷跟不上極化電荷的變化，故顯示相反的極性產(chǎn)生熱釋電效應(yīng)的必要條件：晶體具有單極軸或自發(fā)極化2>、鐵電體自發(fā)極化的含義？〔書P207〕自發(fā)極化能被外電場重新定向3>、簡述壓電體、熱釋電體、鐵電體的特征及關(guān)系？壓電體：無對稱中心，不具有自發(fā)極化在電場作用下不能夠轉(zhuǎn)向熱釋電體：無對稱中心，具有自發(fā)極化在電場作用下不能夠自發(fā)轉(zhuǎn)向鐵電體；無對稱中心，具有自發(fā)極化在電場作用下能夠轉(zhuǎn)向關(guān)系圖：9、鐵電體〔什么是鐵電體？根本特征：電滯回線、電疇〕鐵電體：具有電疇結(jié)構(gòu)和電滯回線的晶體1>、電疇的定義及分類？什么是駐極？鐵電體中偶極子有序排列、自發(fā)極化方向一致的區(qū)域。根據(jù)晶粒中電疇的數(shù)量，可分為單疇和多疇兩種。根據(jù)電疇之間的夾角大小，鐵電材料中的電疇可分為180疇、90疇、60疇、120疇、71疇、109疇等。駐極，即把適當(dāng)電介質(zhì)高溫加熱并置于強電場，而后冷卻2>、鐵電體的特征：具有居里點，其自發(fā)極化能因外電場而重新取向，鐵電體只有在極化之后才能表現(xiàn)出熱釋電效應(yīng)。。具有電疇結(jié)構(gòu)和電滯回線二、磁學(xué)1、磁化強度和磁極化強度的定義？什么是根本磁化曲線？單位體積的總磁矩定義為磁化強度單位體積的磁偶極矩的矢量和定義為磁極化強度：對原先不存在宏觀磁性的材料施加一個由零逐漸增大的磁場，那么對不同的材料都得一不同的M－H曲線〔根本磁化曲線〕。2、物質(zhì)磁性的分類？按照物質(zhì)對磁場反響〔磁化率〕的類型和大小分為下述幾類：〔1〕發(fā)生強烈吸引的物質(zhì)：鐵磁體〔ferromagneticmaterials);〔永磁體的情況也可能強烈排斥〕〔2〕在弱磁場下發(fā)生輕微吸引，在強磁場下變?yōu)殍F磁體：亞鐵磁體〔metamagneticmaterial);〔3〕發(fā)生輕微吸引的物質(zhì)：順磁性體〔paramagneticmaterial)，反鐵磁體〔antiferromagneticmaterial)；〔4〕輕微排斥的物質(zhì)：抗磁性體〔diamagneticmaterial);〔5〕強烈排斥的物質(zhì)：完全抗磁性體〔perfectdiamagneticmaterial)3、感應(yīng)強度B和磁化強度M的關(guān)系？鐵磁材料磁化過程中B和M與H的關(guān)系？當(dāng)外磁場增大到Hs時，磁化強度已到達飽和值Ms，繼續(xù)增大H，M值將保持不變，這時B的增加僅僅是由于H增大的結(jié)果。當(dāng)H→無窮大時，μ→μ0，那么χ→0。4、技術(shù)磁化的定義？磁滯回線中可以獲得表征鐵磁體磁性能的哪些重要的物理量？從退磁狀態(tài)直到飽和之前的磁化過程〔完全退磁：H＝0時M＝0〕Mr稱為剩余磁化強度μ、Mr和Hc都是對材料組織敏感的磁參數(shù)5、磁介質(zhì)：能磁化的物質(zhì)6、磁化理論：〔分子電流觀點、等效磁荷觀點〕？1>、分子電流觀點：物質(zhì)中的每個磁分子都相當(dāng)于一個環(huán)形電流，無外磁場時，各分子環(huán)流取向雜亂無章，作用抵消，不顯磁性。當(dāng)施加外磁場后，分子電流的磁矩將沿磁化場排列起來，而呈現(xiàn)出宏觀磁性2>、等效磁荷觀點：材料的磁分子就是磁偶極子，未磁化時各磁偶極子取向呈無序狀態(tài)，其偶極矩的矢量和，故不顯磁性。當(dāng)施加外磁場后，磁偶極子受外磁場作用轉(zhuǎn)向外場方向，由于材料內(nèi)部磁偶極子的這種“整列”，使得材料的兩端呈現(xiàn)出磁極的性質(zhì)。3>、磁極化強度：單位體積的磁偶極矩的矢量和定義為磁極化強度4>、磁化難易程度的表征：1>、磁化率〔χ〕:研究材料磁性的根本任務(wù)是確定材料的磁化強度M與外磁場強度H和溫度T的關(guān)系，即確定磁狀態(tài)M＝f(H,T)，在給定的外界條件〔T＝常數(shù)〕下，假設(shè)所研究的材料各向異性，且M∥H，那么上述關(guān)系可表為2>、磁導(dǎo)率〔μ〕當(dāng)物質(zhì)被磁化以后必然會反過來影響物質(zhì)所在處得磁場，使其發(fā)生相應(yīng)的變化。當(dāng)外磁場增加時磁感應(yīng)強度增加的速率。在工程技術(shù)上用來表示鐵磁材料磁化難易程度的不是磁化率而是磁導(dǎo)率μ?！睬罢呤抢碚撗芯恐谐Ｓ玫?，而后者是工程技術(shù)中常用的〕.5>、磁化曲線和磁滯回線:磁性材料的磁化曲線和磁滯回線是材料在外加磁場時表現(xiàn)出來的宏觀特性。鐵磁體具有很高的χ〔或μ〕，即使在微弱的H下也可以引起劇烈的磁化并達飽和。H=0時Mr〔remnant〕稱為剩余磁化強度。欲將M減小到零，必須再加一反向磁場－Hc。此Hc稱為磁矯頑力。繼續(xù)增大反向磁場到-Hs，磁化強度將到達-Ms，這樣經(jīng)a點到d點并返回到a點，磁化狀態(tài)變化了一周，得到了一個關(guān)于原點對稱的閉合曲線，稱磁滯回線?；鼐€所圍的面積表征了磁滯損耗。磁滯現(xiàn)象說明，技術(shù)磁化過程和材料中存在的不可逆變化有著重要的聯(lián)系μ、Mr和Hc都是對材料組織敏感的磁參數(shù)，它們不但決定于材料的組成〔化學(xué)組成和相組成〕，而且還受顯微組織的粗細、形態(tài)和分布等因素的強烈影響，即與材料的制造工藝密切相關(guān)，是材料磁滯現(xiàn)象的表征。不同的磁性材料具有不同的磁滯回線，從而使它們的應(yīng)用范圍也不同。6>、軟磁與硬磁從磁滯回線有什么特征？具有小Hc〔<1000A/m)、高μ的瘦長形磁滯回線的材料，適宜作軟磁材料〔軟磁材料易于磁化，也易于退磁，廣泛用于電工設(shè)備和電子設(shè)備中。應(yīng)用最多的軟磁材料是鐵硅合金(硅鋼片)以及各種軟磁鐵氧體等〕具有大的Mr和Hc、低μ的短粗形磁滯回線的材料適宜作硬磁〔永磁〕材料〔不易退磁，高剩磁，能長期保持磁性〕；7>、剩余磁化強度？8>、磁矯頑力？9>、磁滯回線的物理量?7、原子的磁矩的組成包括哪幾局部？原子的磁矩主要由電子的磁矩組成，而電子的磁矩又是其軌道磁矩和自旋磁矩的矢量和1>、原子總磁矩的計算公式〔唯一的計算題〕：g是朗德因子，J是原子總角量數(shù)，L是原子總軌道角量子數(shù)，S是原子總自旋量子數(shù)。洪德法那么：在LS耦合的情況下，對那些次電子層未填滿電子的原子或離子，在基態(tài)下，其總角量子數(shù)J與總軌道量子數(shù)L和總自旋量子數(shù)S的取值為：〔1〕在未填滿電子的那些次電子層內(nèi)，在泡利原理允許的條件下，總自旋量子數(shù)S取最大值，總軌道量子數(shù)L也取最大值；〔2〕次電子層未填滿一半時，原子總角量子數(shù)J=L－S；次電子層滿一半或滿一半以上時，原子的總角量子數(shù)J=L+S。例：Fe的未滿層電子是3d6，該層電子對原子磁矩有奉獻：

n=3，l=2,ml=0,+1,+2

S=5×1/2－1×1/2=2

L=∑ml=2+1+0+(-1)+(-2)+2=2

g=1.5,PJ=6.7μB8、鐵磁性產(chǎn)生的充要條件？原子內(nèi)部要有未填滿的電子殼層，Rab/r>3使A>0。9、磁疇：未加磁場時鐵磁體內(nèi)部已經(jīng)磁化到飽和狀態(tài)的小區(qū)域磁疇結(jié)構(gòu)是如何形成的？從唯象理論看，靜磁能、交換能、磁各向異性能、磁彈性能等總和取最小值是其決定條件磁疇的形成是能量最小原那么的必然結(jié)果。形成磁疇是為了降低系統(tǒng)的能量〔主要是降低退磁能和磁彈性能〕。因磁疇結(jié)構(gòu)受交換能、磁晶能、磁彈性能、疇壁能和退磁能的影響，平衡狀態(tài)時的磁疇結(jié)構(gòu)，應(yīng)使這些能量之和為最小值。10、抗磁產(chǎn)生的原因？11、抗磁性的來源？物質(zhì)的抗磁性和抗磁體的區(qū)別？原子的磁矩取決于未填滿殼層電子的軌道磁矩和自旋磁矩。，當(dāng)有外磁場作用時，即使對于那種總磁矩為零的原子也會顯示出磁矩來。這是由于電子的循軌運動在外磁場的作用下產(chǎn)生了抗磁磁矩ΔP的緣故。物質(zhì)的抗磁性不是由電子的軌道磁矩和自旋磁矩本身所產(chǎn)生的，而是由外磁場作用下電子循軌運動產(chǎn)生的附加磁矩所造成的任何物質(zhì)在外磁場作用下都要產(chǎn)生抗磁性。但應(yīng)注意，這并不能說任何物質(zhì)都是抗磁體，這是因為原子除了產(chǎn)生抗磁磁矩外，還有軌道磁矩和自旋磁矩產(chǎn)生的順磁磁矩。在此情況下只有那些抗磁性大于順磁性的物質(zhì)才能稱為抗磁體。但凡電子殼層被填滿了的物質(zhì)都屬抗磁體12、簡述磁化率測量的原理？抗、順磁磁化率的測量一般是采用磁秤法，即通過試樣在非均勻磁場中的受力情況來確定它的磁化率。將試樣4放入磁極的間隙中，在不均勻的磁場中當(dāng)試樣被磁化以后將沿χ方向受到一個力F〔假設(shè)試樣為順磁那么產(chǎn)生抗力、抗磁那么相反〕，且〔書131頁〕式中，χ為試樣的磁化率，V為試樣的體積，H是磁場強度，dH/dχ是沿χ方向的磁場梯度。13、鐵磁質(zhì)的磁化與抗、順磁質(zhì)磁化的區(qū)別？鐵磁性產(chǎn)生的充要條件？簡述鐵磁性、反鐵磁性、亞鐵磁性的區(qū)別？鐵磁物質(zhì)的磁化，不像抗、順磁那樣與磁場成正比，而是一種很復(fù)雜的曲線關(guān)系，并且存在磁飽和與磁滯現(xiàn)象?？埂㈨槾刨|(zhì)磁化是可逆的，而鐵磁質(zhì)是不可逆的，交變磁化時形成磁滯回線?？埂㈨槾刨|(zhì)磁化較困難，而鐵磁質(zhì)那么非常容易。鐵磁性產(chǎn)生的充要條件是：原子內(nèi)部要有未填滿的電子殼層，Rab/r>3使A>0。前者指的是原子的本征磁矩〔固有磁矩〕不能為零，后者指的是要有一定的晶體點陣結(jié)構(gòu)。14、磁疇的定義？簡述鐵磁體形成磁疇結(jié)構(gòu)的原因未加磁場時鐵磁體內(nèi)部已經(jīng)磁化到飽和狀態(tài)的小區(qū)域。磁疇的形狀、尺寸、疇壁的類型與厚度總稱為磁疇結(jié)構(gòu)。磁疇的形成是能量最小原那么的必然結(jié)果。形成磁疇是為了降低系統(tǒng)的能量〔主要是降低退磁能和磁彈性能〕。因磁疇結(jié)構(gòu)受交換能、磁晶能、磁彈性能、疇壁能和退磁能的影響，平衡狀態(tài)時的磁疇結(jié)構(gòu)，應(yīng)使這些能量之和為最小值。15、電子