Проводниковые материалы

Общие замечания

Типы проводников – I-го и II-рода

Суперионная проводимость

Классификация проводниковых материалов – три группы:

• высокой электропроводности – изготовление проводников;

• высокого удельного сопротивления – изготовление резисторов и нагревательных элементов;

• материалы для изготовления контактов.

У материалов высокой электропроводности контактных материалов электропроводность () должна быть велика.

У материалов высокого электросопротивления  должна быть мала.

1.1. Влияние типа кристаллической решетки (на удельное сопротивление )

Основные носители заряда в металлах – свободные электроны.

Металлическая связь образуется между атомами элементов с валентной электронной оболочкой заполненной менее чем на половину.

Валентные электроны отрываются от атомов и становятся свободными.

Чем выше плотность электронного газа, тем плотнее упакована кристаллическая решетка металлов.

Электропроводность металлов с ГЦК решеткой выше, чем с ОЦК решеткой.

Ag, Cu, Al, Au Fe_, Cr, W, V, Mo

1.2. Влияние малых концентраций примеси (на )

Примеси деформируют кристаллическую решетку и вызывают изменение 

-  металлов с примесями всегда больше  чистых металлов (график)

- малые концентрации – линейный закон

- большие концентрации – нелинейный

1.3. Влияние больших концентраций примеси (на )

Типы сплавов:

• гетерогенные структуры (механические смеси)

 увеличивается от Т_пл меньшего к Т_пл большего линейно

• твердые растворы (неупорядоченные)

 увеличивается от Т_пл меньшего к Т_пл большего и проходит плавной дугой через максимум

• твердые растворы (упорядоченные)

При сжатии решетки амплитуды колебаний атомов уменьшаются  уменьшается

При расширении решетки амплитуды колебаний атомов увеличиваются и  увеличивается

Аналогичное влияние оказывает упругая деформация

При деформации сжатия амплитуды колебаний атомов уменьшаются и  уменьшается

При деформации растяжения амплитуды колебаний атомов увеличиваются и  увеличивается

• химические (интерметаллидные) соединения

 увеличивается от Т_пл меньшего к Т_пл большего

1.4. Влияние деформации (на )

Холодная и горячая деформация.

Рекристаллизационный отжиг.

1.5. Влияние температуры (на )

ТК = 1/ d/dT

На практике – среднее значение

ТК = 1/₁ (₂ - ₁) / (T₂ – T₁)

У многих металлов

ТК = 1/273 = 0.004 К^-1

Исключение: Fe, Co, Ni, Na, K, Cr и др.



IV

III

II

I

_ост

T, K

T = Т_D

Участок I . Идеальный проводник   0

Неидеальный _ост  f (T) не зависит от температуры

величина _ост зависит от количества примесей

чище проводник – уже участок I

Участок II .  = f (Tⁿ) n изменяется от 5 до 1.  - увеличивается

Т_D (для многих металлов) = 100 – 400 К Фононы.

Участок III .  = f (T) – линейная зависимость (рост амплитуды колебаний)

Участок IV . V_ж > или < V_тв