三正负电荷重心不重合而出现电偶极矩， 产生不等于零的电极化强度，使晶体自发极化，晶体的这种性质叫铁电性（ ferroelectricity）。
当铁电材料受到定向压力或张力的作用时，晶体垂直于力的两侧表面会分别 带上等量的相反电荷，这种性质叫压电性（piezoelectricity）。若力的方向 反转，则两侧表面上的电荷易号。 具有压电效应的材料叫压电体。
C
εC
02:26
華中師範大學化學學院
CENTRAL CHINA NORMAL UNIVERSITY
3.介电性能的指标
（2）介电强度（dielectric strength）
介电强度是一种材料作为绝缘体时的电强度的量度。它 定义为试样被击穿时, 单位厚度承受的最大电压, 表示为伏 特每单位厚度。 介电强度越大, 绝缘材料的质量越好。 （3）介电损耗（dielectric loss）
四、铁电性与压电性
2、铁电性的表现过程
铁电材料表现铁电性的过程：
当对铁电材料施加电场时，永 久偶极子数量增加，在方向上趋向 电场方向排列，最终所有偶极子平 行于电场方向，极化强度也达到最 大程度PS。
02:26
華中師範大學化學學院
02:26
華中師範大學化學學院
CENTRAL CHINA NORMAL UNIVERSITY
二、介电性能
1.介电性能（dielectricity）概念
如果将某一均匀的电介质作为电容器的介质而置于其两 极之间，则由于电介质的极化，将使电容器的电容量比真空 为介质时的电容量增加若干倍。物体的这一性质称为介电性
F
+
-
02:26
華中師範大學化學學院
CENTRAL CHINA NORMAL UNIVERSITY
对压电体两侧施加电压，可引起压电体尺寸发生变化这种现象称为电致伸缩 或逆压电效应（electrostriction）。
V
02:26
華中師範大學化學學院
CENTRAL CHINA NORMAL UNIVERSITY
3S
2N
2P
6N
2S
2N
1S
2N
1个原子 2个原子 N个原子
02:26
華中師範大學化學學院
CENTRAL CHINA NORMAL UNIVERSITY
2、能带的分类
满带（full band）： 已充满电子的能带。 空带（导带）（conduction band）：与满带相比能量较高的能带， 可以是部分充填电子或全空的能带。空带获得电子后可以参与导电过 程，故又称为导带。 价带（valence band）：由价电子填充的能带。 禁带（forbidden band）：半导体和绝缘体中，存在于满带和空带之 间的一段空隙。
華中師範大學化學學院
CENTRAL CHINA NORMAL UNIVERSITY
第四节 材料的电性能
主講：陳敦君
華中師範大學化學學院
CENTRAL CHINA NORMAL UNIVERSITY
材料电性能定义
材料的电性能就是材料被施加电场时所产生的响应行为，主要包括导 电性、介电性、铁电性和压电性。
电损耗是指电介质在交变电场中,由于消耗部分电能而使 电解质本身发热的现象。原因是电介质中含有能导电的载流 子,在外加电场作用下,产生导电电流,消耗掉一部分电能,转 为热能。介电损耗越小，绝缘材料的质量越好。
02:26
華中師範大學化學學院
CENTRAL CHINA NORMAL UNIVERSITY
C
εC
02:26
華中師範大學化學學院
CENTRAL CHINA NORMAL UNIVERSITY
2.介电性能的指标
（1）介电常数（dielectric constant） 又称电容率或相对电容率，表征电介质或绝缘材料
电性能的一个重要数据，常用ε表示。它是指在同一电容 器中用同一物质为电介质和真空时的电容的比值，表示电 介质在电场中贮存静电能的相对能力。介电常数愈小绝缘 性愈好。
导电性
施加电场
响应行为
介电性 铁电性
压电性
02:26
華中師範大學化學學院
CENTRAL CHINA NORMAL UNIVERSITY
一、导电性能
1、能带（energy band）的定义和形成
在金属晶体中，金属原子靠的很近， 可以通过原子轨道组合成分子轨道以 使能量降低。金属晶体中通常包含数 目极多的原子，这些原子的轨道可组 成极多的分子轨道。由于数目巨大， 各相邻分子轨道间的能级非常接近， 实际上连成一片，构成一个具有能量 的宽带，称为能带。这是能带理论的 基础。
華中師範大學化學學院
CENTRAL CHINA NORMAL UNIVERSITY
半导体：价带为满带，价带与空带间存在禁带，禁带 宽度较小（0.1~3eV），施以一定条件，满带中的电 子有可能越过禁带到达空带，从而是使满带中出现空 穴，空带中出现电子，进而使它们都能导电。
较小宽度的禁带
空带 充满的价带
未充满的价带
Na
交叠部分
较小宽度的禁带
半导体
较大宽度的禁带
绝缘体
02:26
空带 充满的价带
空带
充满的价带
空带 充满的价带
Mg
華中師範大學化學學院
CENTRAL CHINA NORMAL UNIVERSITY
4.规律总结
根据能带理论，不同材料的导电性能的差异性主要取决 于其价带中的电子是否有足够的空间进行自由流动、跃 迁。如果价带未填满、价带中的电子能比较容易跃迁到 空带中，则该材料导电性能较好，反之较差。
02:26
華中師範大學化學學院
CENTRAL CHINA NORMAL UNIVERSITY
绝缘体：价带为满带，价带与空带间存在禁带，禁带宽 度较大（>5eV），常温下满带中的电子几乎不能越过禁 带到达空带，宏观上表现为导电性能差。
较大宽度的禁带
空带 充满的价带
02:26
華中師範大學化學學院
CENTRAL CHINA NORMAL UNIVERSITY
02:26
華中師範大學化學學院
CENTRAL CHINA NORMAL UNIVERSITY
3、能带理论的运用 Na：价带填充了一个电子，价带是未满带，能导电
未充满的价带
Mg：价带填充了两个电子，价带是满带，但禁带是 零，价带与空带相交叠，满带中的电子能占据空带， 也能导电
空带
交叠部分
充满的价带
02:26