đề cương ôn thi môn vật liệu điện trong hệ thống điện

VẬT LIỆU ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

KHÁI QUÁT
VẬT LIỆU ĐIỆN ĐIỆN TỬ
(ELECTRONIC & ELECTRICAL MATERIALS)

THỰC HIỆN: THẠC SỸ PHẠM XUÂN HỔ


CẤU TẠO NGUYÊN TỬ
NGUYÊN TỬ LÀ PHẦN NHỎ NHẤT KHÔNG THỂ PHÂN
CHIA CỦA VẬT CHẤT MÀ VẪN CÒN GIỮ NGUYÊN CÁC
TÍNH CHẤT CƠ BẢN CƠ, LÝ, HOÁ CỦA VẬT LIỆU

Z .e 2
Ftd =
(N )
2
4.π .ε 0 .r

m.v 2
Flt =
(N )
r

1 Z .e2
We = − ×
(J )
2 4.π .ε 0 .r

Tiên đề bohr
Chỉ những quỹ đạo thỏa mãn hệ thức sau mới là quỹ đạo cho phép:

h
m.v.r =
n
2.π
Công thức tính với
quỹ đạo thứ n:

Với n= 1,2,3,……

h 2ε 0
2
rn =
×
n
π .Z .m.e 2
1 Z 2 m.e 4
1
Wen = − ×
× 2
2
2
2 4.ε 0 .h
n
Z .e3
1
vn =
×

2.h.ε 0 n


Tieõn ủe bohr
Tiên đề về trạng thái dừng: điện tử e- chỉ tồn tại
trong những trạng thái có năng lợng xác định gọi là
trạng thái dừng. Trong các trạng thái dừng điện tử ekhông bức xạ.)
Tiên đề về sự bức xạ và hấp thụ năng lợng của điên tử
e-: trạng thái dừng có năng lợng càng thấp thì càng
bền vững. Khi điện tử ở trạng thái dừng có năng lợng
lớn bao giờ cũng có xu hớng chuyển sang trạng thái
dừng có năng lợng nhỏ. Khi này nó bức xạ ra 1
photon có năng lợng đúng bằng hiệu 2 mức năng l
ợng đó.
W1 W2 = h.f


Tieân ñeà bohr


4 số lượng tử
Số lượng tử chỉ trạng thái năng lượng của e- :

n: Số lượng tử chính (K,L,M,N,O,P,Q)
l:

a l +1
Số lượng tử phụ ocbital (sp,d,f); =
b
n

m: Số lượng từ -1s: Số lượng tử Spin +1/2 và -1/2
Trong 1 hệ lượng tử 2 e- không thể chiếm cùng trạng
thái năng lượng, không cùng 4 số n,l,m,s


VECTOR TÖØ NGUYEÂN TÖÛ


VÙNG NĂNG LƯNG
Các nguyên tử sắp xếp thành các mạng tinh thể vật rắn
nên các mức năng lượng của e- cũng bò chi phối bởi các
nguyên tử khác trong mạng tạo thành các vùng năng lượng
We

Vùng xen phủ

Tầng dẫn

W
g

Vùng ngăn cách

a

Vùng
cấm

W
g

Tầng hóa trò
e- lớp trong cùng
VLcách điện

VL bán dẫn

VL dẫn điện


VẬT LIỆU ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN
(CONDUCTOR MATERIALS)

THỰC HIỆN: THẠC SỸ PHẠM XUÂN HỔ


MAÏNG TINH THEÅ
NGUÎEÂN TUÛ


MẠNG TINH THỂ
Ô CƠ SỞ CỦA
MẠNG TINH THỂ
Ô CƠ SỞ LÀ
ĐƠN VỊ TUẦN
HOÀN NHỎ

NHẤT ĐẠI DIỆN
ĐẶC TRƯNG
CHO CẤU TRÚC
CỦA MẠNG
TINH THỂ


Ô CƠ SỞ
HỆ TRỤC KHÔNG GIAN: Ox, Oy, Oz

z

GÓC MẶT :

α, β, γ

HẰNG SỐ MẠNG: a, b, c :

c

β

γ
b

NÚT MẠNG :

a
α

x

Ô CƠ
CƠ SỞ
SỞ PHẢ
LÀ TOÀ
N:
Ô
I CÓ
BỘ PHẦN THỂ TÍCH
SỐ CẠNH BÊN, SỐ GÓC MẶT
KHÔNG GIAN CHÚA
BẰNG NHAU NHIỀU NHẤT.
TRONG Ô VỚI CÁC
NẾ
GÓHẰ
C VUÔ
NG THÌ SỐ
CẠUNCÓ
H LÀ
NG SỐ
GÓ
CNVUÔ
MẠ
G NG NHIỀU NHÂT.
CÓ THỂ TÍCH BÉ NHẤT

y

Ô CƠ SỞ- CÁC CHỈ SỐ
z

CHỈ SỐ NÚT NÓI LÊN VỊ TRÍ
NÚT MẠNG TRONG Ô CÔ SỞ

[101]
[[101]]

(001)

CHỈ SỐ PHƯƠNG NÓI LÊN
VECTOR TỪ GỐC ĐẾN NÚT
MẠNG TRONG Ô CÔ SỞ

[[100]]
x

(111)
(110)
y

[110]

CHỈ SỐ MẶT NÓI LÊN VỊ TRÍ
MẶT PHẲNG XÁC ĐỊNH NÀO
ĐÓ TRONG Ô CÔ SỞ


HỆ VÀ KIỂU MẠNG CƠ BẢN

HỆ 3 NGHIÊNG:
a ≠b≠c
α ≠ β ≠ γ ≠ 900
HỆ 1 NGHIÊNG:
a≠b≠c
α = γ = 900

≠β

HỆ TRỰC THOI:
a≠b≠c
α = β = γ = 900


HỆ VÀ KIỂU MẠNG CƠ BẢN
HỆ 3 PHƯƠNG THOI:
a=b=c
α ≠ β ≠ γ ≠ 900

HỆ SÁU PHƯƠNG:
a=b≠c
α = γ = 900 ≠ β = 1200


HỆ VÀ KIỂU MẠNG CƠ BẢN
HỆ BỐN PHƯƠNG:
a=b≠c
α = β = γ = 900

HỆ LẬP PHƯƠNG:

a=b=c
α =

β = γ = 900


HE VAỉ KIEU MAẽNG Cễ BAN
KIEU MAẽNG GRAPHIT


MẬT ĐỘ XẾP CHẶT
l
s
v
M L = ; M S = ; MV =
L
S
V
l;s;v : PHẦN CHIỀU DÀI, DIỆN TÍCH, THỂ TÍCH
NGUYÊN TỬ CHIẾM CHỖ TRONG Ô CƠ SỞ
L,S,V: PHẦN CHIỀU DÀI, DIỆN TÍCH, THỂ
TÍCH ĐANG XEM XÉT TRONG Ô CƠ SỞ

TRONG Ô CƠ SỞ MẬT ĐỘ
XÉP CHẶT THEO PHƯƠNG
LỚN NHẤT CÓ GIÁ TRỊ LÀ
1, NÓ CHO TA BIẾT QUAN
HỆ GIỮA BÁN KÍNH
NGUYÊN TỬ VÀ HẰNG SỐ
MẠNG CỦA Ô

a
LẬP PHƯƠNG ĐƠN GIẢN: r =
2
a 2
LẬP PHƯƠNG TÂM MẶT: r =
4
LẬP PHƯƠNG TÂM KHỐI:

Ô CƠ SỞ LPĐG

Ô CƠ SỞ LPTM

a 3
r=
4


MẬT ĐỘ NGUYÊN TỬ
MẬT ĐỘ NGUYÊN TỬ BẰNG SỐ NGUYÊN TỬ TRONG 1 Ô
CƠ SỞ NHÂN VỚI SỐ Ô CÓ TRONG 1 ĐƠN VỊ THỂ TÍCH:

1
N N = 3 × Songuyentu /1o
a

LPĐG: 1 Ô 1 NGUYÊN TỬ
LPTK: 1 Ô 2 NGUYÊN TỬ
LPTM: 1 Ô 4 NGUYÊN TỬ

MẬT ĐỘ e- BẰNG SỐ e- TRONG 1 NGUYÊN TỬ NHÂN
VỚI SỐ NGUYÊN TỬ CÓ TRONG 1 ĐƠN VỊ THỂ TÍCH:
−

N e = N N × Soe / nguyentu

Cu, Ag, Au : 1
Al : 3

e-/ NGUYÊN TỬ :

e-/ NGUYÊN TỬ :


Baỷng phaõn loaùi tuan hoaứn


VAÄT LIEÄU DAÃN ÑIEÄN
F = e.E ;

F eE
F = a.m ⇒ a = =
m m

Trong ñoù e = -1,6.10

-19

(C) ; m = 9,1.10-31 (kg)

eE
Ve = a.t =
t
m

eE
Ve (tb) = a.t =
τ
m
VT

Ve
Ve(t)

Ve(tb)
t

A

Ve

B

τ


VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN
I = Ne.e.A.Ve ;

J = Ne.e.Ve

Trong đó Ne : mật độ e- tự do

eE
J = σE
Ve (tb) = a.t =
τ
m
λ
1
3
2
τ=
m.VF = kT
2
2
VF

N e .e τ
σ=
m
2

N e .e 2 λ
σ=
mV
. F

σ = N e .e.µe

N e .e 2 .λ
σ=
3.m.k .T

VL

λ (A0)


CÁC LOẠI VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN
VLDĐ
KIM LOẠI

VLDĐ
CÓ
TÍNH
DẪN
ĐIỆN
CAO

KIM
LOẠI
VÀ
HP
KIM
CÓ
TÁC
DỤNG
KHÁC

HP KIM

VLDĐ
CÓ
ĐIỆN
TRỞ
CAO

VẬT
LIỆU
SIÊU
DÂN

VẬT DẪN KHÔNG KIM LOẠI

THAN
KỸ
THUẬT
ĐIỆN

VẬT
DẪN
DẠNG
OXID

BỘT
CHỊU
NHIỆT

NGAÃU NHIEÄT ÑIEÄN

θ1
θ2

NA
E0 = 2,87.10 θ .ln
NB
NA
−7
= E AB = 2,87.10 .ln
( θ1 − θ 2 )
NB
−7

U AB


ỨNG DỤNG NGẪU NHIỆT ĐIỆN
CÁC LOẠI CẢM BIẾN NHIỆT ĐIỆN: