超导体的临界温度Tc 。
超导小实验：
在一个浅平的锡盘中，放入一个体积很小磁性很强的永久 磁铁，然后把温度降低，使锡出现超导性。这时可以看到，小 磁铁竟然离开锡盘表面，飘然升起，与锡盘保持一定距离后， 便悬空不动了。这是由于超导体的完全抗磁性，使小磁铁的磁 力线无法穿透超导体，磁场发生畸变，便产生了一个向上的浮 力。
(1) 金属材料，主要的导体材料 例如：Ag，Cu， Al
(2) 合金材料， 例：：Cu-X (X=Zn, Sn, Pb)，Ni-Fe
优点：改善机械强度，提高抗腐蚀性， Cu-Zn合金(Zn 20%以上，黄铜)随着
控制磁性和热膨胀率，熔点变低
含铅量的增加颜变浅，硬度增强
(3) 无机非金属材料， 例：C (4) 高分子导体(polymeric conductor) 例：聚乙炔(polyacetylene)
单位为F·m2（法·米2）
介质的极化强度（P） ：单位体积内的电偶极矩的总和
P V n•n••E lo c0••E
介质的极化强度（P）与 E为宏观物理量（电场强
度），x为电介质极化系数相联系。
2、介质极化
❖ 介质的极化（包括三个部分）
➢ 电子极化 ➢ 离子极化 ➢ 偶极子转向极化 ➢ 空间电荷极化
混合集成电路
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三、 超导材料
1911年，K. Onners(昂纳斯)研究金属汞在低温下的 物理性质时发现了超导性. 1933年，W. Meissner(迈斯纳) 等人又发现, 超导体处于超导态时完全排斥磁力线, 此即迈 斯纳效应.
超导体的零电阻和迈斯纳效应是超导态的两个极为重 要的独立的电磁特性. 从正常态转变为超导态的温度称为
作厚膜无源网络，然后连接二极管、三极管或半导体集 成电路芯片，构成一定功能的电路就是厚膜集成电路。 厚膜只能做电阻、介质和导体，不能做有源器件。厚度 为7um-40um之间。
薄膜集成电路
混合集成电路
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半导体集成电路 厚膜集成电路： 薄膜集成电路：薄膜集成电路是将整个电路的晶体管、
二极管、电阻、电容和电感元件以及它们的互连线，全 部用厚度在1微米以下的金属、半导体、金属氧化物、多 种金属混合相、合金或绝缘介质薄膜，并通过真空蒸发、 溅射和电镀等工艺制成的集成电路。
场后经10-12－10-13 s 即能产生极化。
（2）离子极化 由异号离子组成的晶体，如Nacl，在外电场作用下，
正、负离子均发生位移，见图（b），以一维排列的正、 负离子原来间隔均等，加了外电场后，正、负离子的相 对距离发生变化，产生了偶极矩。
（3）偶极极化 有些电介质分子是由极性较强的离子键构成的，
1.金属导电材料的电气性质
金属的电阻率
金属名 银
铜
金
铝
镁
电阻率 1.62 1.72 2.40 2.82 4.34 μΩ.cm
电阻温度系数: R R 0 1 T T 0
绝
电阻温度系数
缘
体
R
金 属： T ，
半导体： T ，
半导体
T
影响金属电阻率的因素
✓ 杂质与缺陷：一般合金电阻率高于纯金属 ✓ 温度
➢ 电偶极矩的定义：q•l
E
➢ 方向为从负电荷指向正电荷
➢ 介质中的极性分子可看作偶极子(在电场的作用 下极性分子发生转向)
➢ 极化率（）：单位电场强度下，质点的电偶
极矩的大小。
E loc
其中：Eloc为作用在微观质点上的局部电场（它与宏观外电 场并不一定相同）。
表征材料的极化能力，只与材料的性质有关，其
ρ=RS/L ρ : 电阻率(electric resistivity); R : 电阻(resistance); S : 横截面面积。
某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的 在常温下（20℃时）导线的电阻，叫做这种材料的电 阻率。电阻率的常用单位是欧姆·毫米和欧姆·米。
电阻率的倒数为电导率，电导率的单位称为西门 子/米（S/m）。
❖ 极化形式（两种）
位移极化
❖ 是一种弹性的、瞬时完成的极化，不消耗能量 ❖ 电子位移极化、离子位移极化
松弛极化
❖ 这种极化与热运动有关 ❖ 完成这种极化需要一定的时间
（1）电子极化 由于一切电介质材料均由分子、原子或离子组成的。
而它们又都是由原子核及核外电子云组成。当外加电场 时，电子云相对于原子核发生位移，因此产生感应电矩。 最简单的模型是图（a)所示的氢原子的电子极化。无外 电场时，正、负电荷重心重合；当施加电场后，电子云 与核产生相对位移。电子极化的频率响应极快，外加电
发现：白川英橱等，2000年获诺贝尔奖
二、金属导电材料
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金属的导电机理
金属是由原子构成的点阵， 每个原子的价电子是完全自由的
这是个理想化的理论
不论是金属，还是非金属导体 中电子的运动是在以导体空间 点阵为周期的势场中运动，电 子的势能是个周期函数，这就 是能带理论。
导体中的电子可看作准自由电子，其运动规律 可视为和自由电子相似，由量子力学导出的电 导率公式仍和经典理论导出的公式形式上一样 。
这种介质中由于空间电荷的移动形成的电荷分布即是 空间电荷极化。
离子极化 电子极化
位移极化
偶极极化 空间电荷极化
松驰极化
三、介质损耗
1、介质损耗的表示方法
介质损耗的形式
电介质在恒定电场作用下所损耗的能量与通过其内部 的电流有关。
加上电场后，通过介质的全部电流包括
1. 由样品几何电容的充电所造成的电流（简称电容电 流，不损耗能量）
电介质
导体
电介质的类型
➢ 气体 ➢ 液体
H2，空气，六氟化硫等 水，石油等
➢ 陶瓷
云母，瓷，橡胶，聚苯乙烯等
➢ 玻璃
钛酸钡、铁酸铋、钛酸铅等
➢ 离子晶体 NaCl等
介电性能：
➢电介质的极化 ➢介质的损耗 ➢介电强度
二、介质极化
1、极化现象及其物理量
➢ 偶极子的产生（在电场的作 －q
+q
用下，正负电荷重心的分离）
2. 由各种介质极化的建立所造成的电流（电流引起的 损耗称为极化损耗）
3. 由介质的电导（漏导）造成的电流（电流引起的损 耗称为电导损耗）
2. 介质损耗定义
电介质在电场作用下，单位时间内消耗的 电能。
➢ 在直流电压下，介质损耗仅由电导引起
➢ 在交变电场下，介质损耗不仅与自由电荷的电导有 关，还与松弛极化过程有关，所以它不仅决定于自 由电荷电导，还与束缚电荷产生有关（与频率有关 的量）。
介电常数：电容器极板间充满电介质时, 电容增 大的倍数。 电导：是指电介质在电场作用下存在泄露电流。
介电损耗：是电介质在电场作用下存在电能的损耗。
介电强度：是指在强电场下可能导致电介质的破坏。
好的电介质要求较容易极化，具有较高的介电常数和介电 强度，较低的电导和介电损耗。
第三节 压电材料
一、压电材料的定义
目前已经发现的超导元素有20多种，超导合金 和化合物也有数千种. 1986年以前, Tc最高的超导体 是Nb3Ge (Tc=23.3 K), 其次是V3Si (Tc=17.3 K), 在很 长时期内一直是最主要的实用超导材料。
我们把处于超导态的超导 体置于一个不太强的磁场中， 磁力线无法穿过超导体，超导 体内的磁感应强度为零。
第一节 导电材料
• 什么样的材料属于导电材料？
• 导电材料的分类，电导率 （1）按电导率的不同 （2）按综合性质，功能与作用
导电材料是电子元器件和集成电路中应用最广泛的一种 材料，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。
导电材料最主要的性质是良好的导电性能。一般情况下， 电阻率在10-7~10-4欧姆米。
四、介电强度
❖ 当电场强度超过某一临界值时，介质由介电状态 变为导电状态。这种现象称为介质的击穿。相应 的临界电场强度称为介电强度，或称为击穿电场 强度。
❖ 击穿类型划分
虽然严格地划分击穿类型是很困难的，但为了便于叙 述和理解，通常将击穿类型分为三种：
热击穿 电击穿 局部放电击穿
❖ 热击穿
热击穿的本质是：处于电场中的介质，由于其中的介质 损耗而受热，当外加电压足够高时，可能从散热与发热 的热平衡状态转入不平衡状态，若发出的热量比散去的 多，介质温度将愈来愈高，直至出现永久性损坏，这就 是热击穿
功能无机材料
第二章 电学材料
一、物质的导电性能
导体：电荷能从产生的地方迅速转移或传导到其它部分的那 种物体。 （各种金属、电解质溶液） 绝缘体：电荷几乎只能停留在产生的地方的那种物体。
（云母、胶木等） 半导体：导电能力介于导体与绝缘体之间，且对温度、光照、 杂质、压力、电磁场等外加条件极为敏感。 （Si、GaAs等）
✓ 压力： p 01 p
最常用的三种金属导电材料：铜、铝、铁，它们 的主要用途是制造电线电缆。
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2.金属导体的应用 1）电线电缆材料
纯金属：如铜、铝、铁等。
✓ 电阻率小：由小到大，银（Ag）、铜(Cu)、金(Au)、 铝(Al)、纳(Na)、钼(Mo)、 钨(W)、锌(Zn)、镍(Ni)、 铁(Fe)、铂(Pt)、锡(Sn)、铅（Pb）等。
电导率的物理意义是表示物质导电的性能。
维尔纳·冯·西门子 （Ernst Werner von Siemens） （1816-1892）:德国工程学家、企业家、电动机、 发电机、有轨电车和指南针式电报机的发明人， 改进过海底电缆,提出平炉炼钢法,革新了炼钢工艺, 西门子公司创始人。
二、电学材料按电导率分类
称极性电介质。每个分子本身就具有一定的电偶极矩， 如图（c）所示，原来这些电偶极矩的排列杂乱无章， 宏观看来不是极性。当存在外电场时，电介质内固有的 电偶极矩转向外电场方向，偶极极化也叫做转向极化。