电子材料知识点总结

电子材料学问点总结1什么是电子材料？电子材料是特指适合于电子学这一范围使用的材料，它是电子工业和电子科学技术进展的物质基础2电子材料的选用原则

1.依据元器件性能参数

2.依据元器件结构特点

3.依据元器件工艺特点

4.按已知定律或法则

5.按经济原则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消失电势差的现象4电容器电介质材料的要求？

1.介电常数£尽可能的大

2.损耗角正切tanb尽可能的小

3.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，避开因杂质分解或材料老化引起绝缘阻值下降；

4.具有高的击穿强度

5.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，电极的结构必需有足够的答不含任何杂质的纯洁半导体特点每个原子核最外层等效有8个价电子，由于价电子不易摆脱原子核束缚而成为自由电子，因此，本征半导体导电力量较差，而且空穴与电子是成对消失的当半导体被掺入杂质时，半导体变成非本征的，而且引入杂质能级也称杂质半导体，特点半导体导电性大大增加

10.什么是电迁移率？它是怎样打算电导率的？答电迁移率单位电场强度所产生的电子迁移速度它与电导率的公式为§=恢%+p%O

11.半导体的电导率受哪些因素影响？是如何影响的？答掺杂浓度掺杂越高，载流子浓度越大，电导率越大，电阻率越小温度对本征半导体来说，温度上升，载流子浓度增加，电导率增加，电阻率下降；对非本征半导体低温区主要电离杂质散射起作用，饱和区主要晶格振动散射起作用，本征区主要本征激发起作用

17、什么是电介质材料？特点是什么？包含哪些方面的材料？答在电场的作用下具有极化力量并在其中能够长期存在电场的一种物质是电介质材料特点

（1）电介质体内一般没有自由电荷，具有良好的绝缘性能

（2）具有极化力量和能长期存在电场是电介质的基本属性

（3）通过极化过程来传递和纪录电子信息，伴随着能量损失过程包含电容器材料、微波介质材料、压电与热释电材料、铁电材料电介质包含哪四种极化类型？发生极化的频率有何不同？答

（1）位移极化（电子位移极化直流一光频，离子位移极化直流一红外）；

（2）转向极化（直流一超高频）；

（3）松弛极化（直流一超高频）；

（4）空间电荷极化（直流一高频）；

（5）自发极化（直流一超高频）

21、组成电介质损耗的主要因素有哪两种？它们与频率的关系如何？答电导损耗和极化损耗它们与频率的关系

（1）当外加电场频率很低时，即⑴趋于时，介质的各种极化都能跟上外加电场的变化，此时不存在极化损耗，介电常数达最大值介电损耗主要为电导损耗；

（2）当外加电场频率渐渐上升时，松弛极化在某一频率开头跟不上外电场的变化，松弛极化对介电常数的贡献渐渐减小，因而，随

①上升而削减在这一频率范围内，随3的上升P3也增大；

（3）当M艮高时，介电常数仅由位移极化打算，在这一频率范围内，随⑴的上升，P“变化较小

19、电介质的介电常数受哪些因素的影响？如何影响？答

（1）材料（材料的£数值，高分子材料的£由主链结构中的键的性能和排列所打算分子结构极性越强，£越大.极性取代基团影响更大其数目越多，£越大）；

（2）湿度（材料的极性越强受湿度的影响越明显，主要缘由是高湿的作用，使水分子集中到高分子的分子间，使其极性增加；同时潮湿的空气作用于塑料表面，几乎是在几分钟内就使介质表面形成一个水膜层，它具有离子性质，增加表面电导.因此，材料的介电常数£和介质损耗角正切tgS都随之增加.）；

（3）温度（电子极化时TK8为负值，离子极化时，TG为正值，以松弛极化为主时，可能消失极大值，TQ可正可负对分布匀称，粒度小的复相材料产％77屹+马木£2）；

（4）频率（频率越高，介电常数变小X

23、电容器对电介质的一般要求是什么？答

（1）介电常数尽可能高；

（2）尽可能低的损耗角正切；

（3）高的绝缘电阻值；

（4）高的击穿电场强度

30、什么是铁电材料？它的基本的两个特性是什么？它的特点是什么？答极化强度可以随着外电场方向转变而转变当外电场变化一周时，消失与铁磁回线（磁滞回线，见下页）相类似的结果，这一类介质称为铁电材料两个基本特性自发极化、电滞回线特点

（1）铁电材料的介电常数可高达~1Q4（一般电介质的介电常数仅为几十）；

（2）由于自身结构的缘由，铁电体同时具有压电性和热释电性，此外一些铁电晶体还具有非线性光学效应、电光效应、声光效应、光折变效应等

32、铁电材料有哪些主要应用？答主要应用电容器介质材料；铁电存储器；热释电与压电探测器

34、微波陶瓷应满意哪些介电性能？答介电常数，尽可能大；品质因数尽可能大，即要求插入损耗小；谐振频率温度系数尽可能小

37、压电材料可分为哪三类？答压电晶体（单晶体）；另一类是经过极化处理的压电陶瓷（多晶体）；第三类是高分子压电材料

38、请举例说明压电效应的应用答石英晶振；玻璃打碎报警装置；压电加速度传感器；压电式压力传感器；压电打火

4、什么是软磁材料，它的特点是什么？答在较弱的磁场下易于磁化，也易于退磁的材料称为软磁材料特点

（1）具有较高的磁导率高效率；

（2）具有较高的饱和磁感应强度和较小的剩余磁感应强度；

（3）具有较小的矫顽力高频性能好；

（4）磁滞回线窄而高

6、什么是永磁材料，它的特点是什么？答被外加磁场磁化后，除去外磁场，仍保留较强磁性的一类材料称为永磁材料，也叫硬磁材料特点

（1）具有较高的剩余磁感应强度；

（2）具有较高的矫顽力；

（3）最大磁能积很高；

（4）磁滞回线宽而高

8、试从原子能态跃迁的角度叙述电光转换的过程，并说明激光产生的原理答自发辐射:处于高能级态的原子自发跃迁到低能级态，并同时向外辐射出一个光子；宏观表现发光受激汲取处于低能级态的原子在肯定条件下的辐射场作用下，汲取一个光子，跃迁到高能级态；宏观表现光被汲取受激辐射处于高能级态的原子在肯定条件下的辐射场作用下，跃迁到低能级态，并同时辐射出一个与入射光子完全一样的光子宏观表现光被放大

9、激光器的主要组成部分有哪些？分别起什么作用？答激励能源（作用供应工作物质能量）；工作物质（作用使入射光得到放大，是核心）；谐振腔（作用只让与反射镜轴向平行的光束能在激活介质中来回地反射，连锁式地放大最终形成稳定的激光输出X

10.激光最重要的三个特点是什么？分别对应什么样的应用？答

（1）方向性好（发散角小、亮度高）；应用激光测距、激光切割、激光打孔、激光核聚变

（2）单色性好;应用用于计量工作的标准光源、激光通讯

（3）相干性好；应用全息照相、全息存储用？答固体激光工作物质由基质材料和激活离子两部分组成基质材料其作用主要是为激活离子供应一个适当的晶格场打算工作物质的各种物理化学性质；激活离子发光中心，实际上是少量掺杂离子，称为激活离子激光的波长主要取决于激活离子的内部能级结构红宝石激光器的基质材料是AI2O3激活离子是Cr3+

12、光纤导光的原理是什么？答采用光在不同介质折射率下的折射特性来传递光信号的方法主要有阶跃型和梯度型导光

19.透射电子显微镜有哪些特点？答

（1）真正意义上的原子尺度显微镜，放大倍数达到300万倍

（2）需要高真空，无法观看活体；

（3）需要做成颗粒或薄膜，且受电子束照耀，简洁破坏内部结构；

（4）购买和维护价格比较高

20、扫描电子显微镜有哪些特点？答

（1）放大倍数范围从几十倍到几十万倍，且连续可调，辨别率可达2rlm;

（2）场深大富有立体感可直接观看起伏较大的粗糙表面（如金属和陶瓷的断口等）

（3）需要表面导电，若样品无法导电，则在样品表面喷涂导电薄膜，但制样比TEM简洁；

（4）需要真空环境，无法实现活体扫描；

（5）仪器价格比TEM低，是微电子最常用的显微方法

21、能实现原子操作的显微方法是？答使用扫描隧道显微镜

22、具有原子辨别率的显微镜方法有哪些？答具有原子辨别率的科学仪器主要有三种透射电子显微镜TEM场离子显微镜FIM和扫描隧道显微镜STM

23、原子力显微镜的优缺点？答1能供应真正的三维照片SEM只能供应二维；2不需要对样品进行任何处理SEM以及STM需要进行导电性处理；3可以在任何环境下使用不需要真空；4成像范围小，速度慢；5针尖易磨钝受污染磨损无法修复；污染清洗困难工强度和刚度，以及充分冷却的条件止匕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7表征无机介电常数特性的主要参数有哪些（限写三项）？介电常数除了与材料有关以外，还与温度和电场频率有关口干燥气体通常是良好的绝缘体，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.描述气体击穿后的放电现象辉光放电:整个空间发光，电流密度小；低气压、电源功率小；电弧放电:放电通道和电极的温度都很高，电流密度大，电路有短路特征；电源功率大火花放电有收细的发光放电通道、贯穿两极的断续的光明火花；大气压下、电源功率小电晕放电紧贴尖电极四周有一层晕光；极不匀称场刷状放电从电晕放电电极中伸出很多较光明的细放电通道；极不匀称场.压电材料的四个重要参数并解释其含义？

1.介质损耗是推断材料性能好坏，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时的损耗程度

3.机械耦合系数是衡量压电体的机电能量转换力量的一个重要参数

4.频率常数N:是指振子的谐振频率fr与主振动方向尺寸（或直径）的乘积四.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？

1.半导体的晶粒电阻率要比其他电子陶瓷低的多，而且可以在约10个数量级范围内变化

2.半导瓷的晶粒间界上多数存在肯定的界面势垒层，并由此产生各种各样的势垒效应与半导体单晶不同，由于半导体陶瓷一般为多相结构，其主要相虽为半导体，但晶界层则可以是半导体或绝缘体五.防止滑石的老化措施有哪些？

1.在瓷料配方中加入形成玻璃的成分，以生成粘度大而数量足够多的玻璃相（一般为20%左右），玻璃相把晶粒紧紧包裹

2.掌握晶粒的大小

3.必需严防游离石英的混入六.BaTio3半导体陶窿的ptc效应的内部机理？在居里温度以下BaTio3产生自发极化，表面电荷密度被极化强度的垂直重量所补偿使有效Ns大幅度下降，势垒；

①o值也随之大幅下降，材料的电阻率很低而在居里点温度以上自发极化消逝，有效Ns增多eo增高，电阻率急剧提升，产生PTC效应晶体结构及其特征晶体以其内部原子、离子、分子在空间作三维周期性的规章排列为其最基本的结构特征铁电体:某些晶体在肯定的温度范围内具有自发极化，而且其自发极化方向可以因外电场方向的反向而反向，晶体的这种性质称为跳电性，具有铁电性的晶体称为铁电瓶铁磁体: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什么是压电效应由于机械力的作用而激起的晶体表面电荷现象压电体的特征不导电其结构还必需要有正电荷和负电荷的质点压电晶体特性的晶体（列举5种）:水晶、钛酸钢、锯酸锂、泡酸锂、绿酸锂褚酸锂什么是半导体陶瓷就是使用陶瓷工艺制成具有半导体特性的材料如何使陶瓷半导体化:是指在陶瓷禁带中形成施主或受主附加能级，该附加能级的产生主要有两个途径不含杂的氧化物主要通过化学计量比偏离来形成，含杂的氧化物是由异价杂质元素的代价换来形成溶体:是由两种或两种以上的元素或化合物半导体相互溶合而成的材料无限固溶体的形成条件

1.晶体结构相同

2.原子尺寸因素/r15%有利于形成溶解度较大的固溶体，而/r=15%时，/r越大，溶解度于小

3.化学亲和力（电负性因素）合金组元间电负性差越大，倾向于生成化合物不利于形成固溶体

4.原子价因素溶质的原子价越高，溶解度越小P-n结的形成机理在P型半导体和N型半导体结合后，由于N型区内电子很多而空穴很少，而P型区内空穴很多电子很少，在它们的交界处就消失了电子和空穴的浓度差别这样，电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方集中于是，有一些电子要从N型区向P型区集中，也有一些空穴要从P型区向N型区集中它们集中的结果就使P区一边失去空穴，留下了带负电的杂质离子N区一边失去电子，留下了带正电的杂质离子半导体中的离子不能任意移动，因此不参加导电这些不能移动的带电粒子在P和N区交界面四周，形成了一个很薄的空间电荷区，就形成了PN结6晶体中那些缺陷影响材料的导电性？这些缺陷产生的缘由是什么？晶体结构缺陷的种类繁多有点、线、面、体等四类结构缺陷1点缺陷L1晶格位置缺陷这类缺陷的形成主要受温度影响L2组成缺陷主要取决于溶解度和掺杂量

1.3电荷缺陷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期势场的畸变造成晶体的不完整性

1.4色心:由透亮晶体中点缺陷、点缺陷对或点缺陷群捕获电子或空穴而构成的一种缺陷2线缺陷指二维尺度很小而第三为尺度很大的缺陷3面缺陷

3.1晶界亚晶界主要是由位错组成

3.2挛晶界面两个或两个以上的同种晶体，彼此之间的层错按肯定的对称关系相互联系而形成的复合晶体

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别的反向畴界4体缺陷体缺陷是由热运动造成的一种半微观缺陷晶体缺陷:在实际的晶体中，由于晶体形成条件、原子的热运动及其它条件的影响，原子的排列不行能那样完整和规章，往往存在偏离了抱负晶体结构的区域这些与完整周期性点阵结构的偏离就是晶体中的缺陷相变: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靠于温度、脂的结构、膜脂纯度、水化状态等因子膜脂不纯时则依靠于混合物的组成如脂质在较高温度时呈液晶相，而在低温时可转变为凝胶相剥磁矫环磁场一般电子陶徭的制备工艺流程框图:原料预备分配料计算少粉料加工今（机械加工（烧结（排胶♦成型表面金属化玲性能测试二.画出气体的J-E特性图，并描述气体击穿后的放电现象.金属的电阻率是如何组成的？它与哪些因素有关？关系如何？答金属的总电阻包括金属的基本电阻和溶质（杂质）电阻与金属纯度（P=P，+P3低温下夕起主要作用，高温下则是「（丁）的主要作用），所处环境温度（低温时，TO.50D金属电阻率与温度T的5次方成正比，高温时，T

0.56D金属电阻率与温度T成正比）以及金属所受压力（电阻压力系数为负时，电阻率随压力上升而下降，称为正常金属；电阻压力系数为正时，电阻率随压力上升而增加，称为反常金属）等因素有关.什么是霍尔效应？它在哪些方面有重要的应用？答当电流（X方向）垂直于外磁场（Y方向）通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向（Z方向）的两个端面之间会消失电势差，这一现象便是霍尔效应这个电势差也被叫做霍尔电势差主要应用于测定载流子浓度np和测定载流子类型.热电效应包含哪三种？分别有哪些应用？答塞贝克效应，应用热电偶，测量温度帕耳帖效应，应用热电致冷器汤姆逊效应，应用还未发觉详细应用.导电陶瓷主要分为哪两类？半导体陶瓷有哪些应用？答离子导电陶瓷和电子导电陶瓷电蚊香热敏陶瓷各种传感器如体温计，几秒响应速度；煤气报警器.什么是导电材料，包括哪些内容，主要特点？答导电材料是电子元器件和集成电路中用来制造传输电能的电线电缆，传导电信息的导线、引线和布线的一种材料主要包括金属导电材料，电极与引出线材料，厚膜导电材料，薄膜导电材料等主要特点良好的导电性能.常用的电线电缆材料.电极材料、引线材料分别有哪些？答⑴电线电缆材料

①纯金属如铜、铝、铁等，

②合金如铜合金等⑵电极材料铝、锌、锡⑶引线材料金线、铝线、铜线、铜合金线等.厚膜集成电路中导电浆料的组成？答导电浆料由导电相（又称功能相\粘结相、有机载体组成.薄膜导电材料的分类及代表性材料？薄膜导电材料分类单元素薄膜（铝膜）和多层薄膜（铭-金薄膜，钛-金薄膜，钛-铝-金薄膜和钛-笆-金薄膜等其它导电薄膜）

013.评价电阻性能的两个主要指标是什么？它们随膜电阻厚度如何变化？并画出曲线答两个主要指标电阻率和电阻温度系数电阻率随膜电阻厚度变化大于lOOnm:类似块状金属具有小的电阻率和正温度系数但电阻率高于同类块状金属几十~lOOnm:电阻率随厚度的减小而渐渐增大，电阻温度系数渐渐减小而接近于零几~几十nm:电阻率急剧增大，电阻温度系数变成负值而且负得更大，电阻率与温度关系特别类似半导体材料.常用的电阻有哪几种类型？各有什么特点？主要应用领域？答常用的电阻包括⑴碳膜电阻器优点廉价；缺点稳定性差，噪音大，误差大用于初始精度和随温度变化的稳定性认为不重要的一般电路⑵金属氧化物薄膜电阻优点:体积小、精度高、稳定性好、噪声小、高频特性好、耐酸碱力量强，相宜在恶劣环境下工作缺点成本高常用于需要长期在高温的环境下工作的某些仪器或装置⑶金属膜电阻器优点价格最低、耐高压缺点温度系数很差用于要求高初始精度、低温度系数和低噪声的精密应用场合⑷线绕电阻器优点精密、温度系数小、低噪音、功率大缺点高频特性差、体积大，不宜做阻值交大的电阻用于要求苛刻的应用场合⑸特别电阻，主要用于各种传感器.简述超导材料的四大特性的含义及应用答超导材料的四大特性⑴完全导电性（零电阻特性），超导体进入超导态时，其电阻率实际上等于零应用高温超导输电线路、发电、超导电机、超导储能、超导计算机、超导潜艇⑵完全抗磁性（迈斯纳效应）不论开头时有无外磁场，只要TTc超导体变为超导态后，体内的磁感应强度恒为零，即超导体能把磁力线全部排斥到体外，这种现象称为迈斯纳效应应用超导磁悬浮列车、超导潜艇⑶同位素效应，同位素的质量越大，临界温度越低应用表明白传导电子与晶格振动的相互作用⑷超导隧道效应一约瑟夫森效应两超导材料之间有一薄绝缘层（厚度约Inm）而形成低电阻连接时，会有电子对穿过绝缘层形成电流，而绝缘层两侧没有电压，即绝缘层也成了超导体应用超导量子干涉仪可测出极其微弱的电磁波.判定超导体的两个标准是什么？答完全导电性（零电阻特性）和完全抗磁性（迈斯纳效应

1.简述超导材料的三个临界条件及其它们之间的关系答三个临界条件临界温度（外磁场为零时，超导材料由正常态转变为超导态（或相反）的温度，与材料有关），临界磁场乩（使超导材料的超导态破坏而转变到正常态所需的磁场强度，与温度近抛物线关系，随温度的上升而降低）和临界电流/，和临界电流密度（通过超导材料的电流达到肯定数值时也会使超导态破态而转变为正常态，一般随温度和外磁场的增加而削减）.抗磁性方面，超导体分为哪几类？临界温度方面，超导体分为哪几类？答抗磁性方面，超导体分为第I类和第II类超导材料，临界温度方面，超导体分为低温超导和局温超导材料

3、从能带理论解释半导体材料的导电性，并说明其与导体和半导体的不同点答半导体价带被填满，而导带被空穴填满受到激发时，电子仍旧能够从导带的低能级跃迁到高能级，形成导电现象而导体价带被填满，而最外层电子为自由电子，填充导带，由于每一个导带能填充两个自由电子，因此，大多数金属并没有填满导带，因此电子可以从能级比较低的导带跃迁到能级比较高的导带，形成导电现象

4、什么是本征半导体？什么是掺杂半导体？各有什么特点。