电子材料考试重点总结

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1、4. 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 = Po +卩（T）低温下卩0起主要作用， 乙）高温下则是P 的主要作用），所处环境温 度（低温时，T0.50 D,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，电阻率随压力升 高而下降，称为正常金属；电阻压力系数为 正时，电阻率随压力升高而增加，称为反常 金属）等因素有关。5. 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）的两个端面之间会出现电

2、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 n，p和测定载流子类型。6. 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：还未发现具体应用。7. 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8. 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

3、，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。9. 常用的电线电缆材料、电极材料、引线材 料分别有哪些？答：电线电缆材料：纯金属：如铜、铝、 铁等，合金：如铜合金等。电极材料： 铝、锌、锡。引线材料：金线、铝线、铜 线、铜合金线等。11. 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。12. 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（铬-金薄膜，钛-金薄膜，钛-钯- 金薄膜和钛-铂-金薄膜等其它导电薄膜）。13. 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？

4、并画出曲线 表示答：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 100nm:电阻率随厚度的减小而逐渐增大， 电阻温度系数逐渐减小而接近于零。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，电阻率与温度关系非常 类似半导体材料。16. 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：（1）碳膜电阻器优点： 便宜；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 不重要的普通电路。金属氧化物薄膜电阻 优点：体积小、精度高、

5、稳定性好、噪声小、 高频特性好、耐酸碱能力强，适宜在恶劣 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。 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。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。特殊电阻，主要用于各种传感器。17. 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

6、、超导计算机、 超导潜艇。完全抗磁性（迈斯纳效应）， 不论开始时有无外磁场，只要TVTc，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、超导潜艇同位素效应，同位素 的质量越大，临界温度越低。应用：表明了 传导电子与晶格振动的相互作用超导隧 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lnm）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。19. 判定超导体的两个标准是什么？答：完全导电性（零电阻特

7、性）和完全抗磁性 （迈斯纳效应）。20. 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Hc（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， 随温度的升高而降低）和临界电流I和临界c电流密度J （通过超导材料的电流达到一c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减少。）21. 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

8、和高温超导材料。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，电子仍然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？答：不含任何杂质的纯净半导体。特点：每 个原子核最外层等效有8个价电子，由于价 电子不易挣脱原子核束缚而成为自由电子， 因此，本征半导体导电能力较差，

9、而且空穴 与电子是成对出现的。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 大大增强。10、什么是电迁移率？它是怎样决定电导率 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8 = nep + pepnp。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，温度升高，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

10、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能力并在其中 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o （2）具有极化能 力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记录电子信息， 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。18、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

11、一高频）；（5）自发极化（直流一超高频）。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决 定。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，主要原因是高湿的作用，使水分子扩散 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tg6都随之增 加）；（3）温度（电子极化时,TK为负值， 离子极化时，TKe为正值，以松弛极

12、化为主 时,可能出现极大值，TKs可正可负。对分布 均匀，粒度小的复相材料：TKe = xTKe + x TKe ）； （4）频率（频112 2率越高，介电常数变小）。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，即趋于 0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 加电场频率逐渐升高时，松弛极化在某一频 率开始跟不上外电场的变化，松弛极化对介 电常数的贡献逐渐减小，因而，随w升高而 减少。在这一频率范围内，随w的升高，P 也增大

13、；（3）当w很高时，介电常数仅由位 移极化决定，在这一频率范围内，随w的升 高，P变化较小。w23、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改变而改 变。当外电场变化一周时，出现与铁磁回线（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103104 （普通电介质的介电 常数仅为几十）；（2）由于自身结构的原因， 铁电

14、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、微波陶瓷应满足哪些介电性能？ 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

15、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）具有较咼 的磁导率：咼效率；（2）具有较咼的饱和 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：咼频性能好；（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）具有较咼的剩余磁感 应强度；（2）具有较咼的矫顽力；（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

16、观表现：发光。受激吸收：处于低 能级态的原子在一定条件下的辐射场作用 下，吸收一个光子，跃迁到高能级态；宏 观表现：光被吸收。受激辐射：处于咼能 级态的原子在一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：供给工作物质能量） 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。最后形成稳定的激光输出。）。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

17、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。11、以红宝石激光器为例，说明固体激光工 作物质由哪两部分组成？分别起什么作 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 激活离子提供一个适当的晶格场。决定工作 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 Al2O3,激活离子是E。12、光纤导光的原理是什么？答：利用光在不同介质

18、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 法观察活体；（3）需要做成颗粒或薄膜，且 受电子束照射，容易破坏内部结构；（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，分辨率可达2nm；（2）场深大： 富有立体感。可直接观察起伏较大的粗糙表 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简单；（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、具有原子分辨率的显微镜方法有哪些？答：具有原子分辨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）能提供真正的三维照片（SEM只能提 供二维）；（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）。