第四章第五讲材料科学与工程基础(顾宜.ppt

1、 Electrical Properties of Materials The electrical behaviors of the various materials Describe the relationship of electrical conductivities andfour possible electron band structures for solid materials.How to calculate the electrical conductivities Define dielectric constant of a dielectric materia

2、lsin terms of permittivities.4-3 材料的电学性能材料的电学性能4-3 材料的电学性能材料的电学性能(electrical property)直流电场直流电场交变电场交变电场介电性质弱电场弱电场导电性质强电场强电场击穿现象材料表面材料表面静电现象电力电力机械、交通机械、交通电子、微电子电子、微电子日常生活日常生活信息时代信息时代4-3-1 电导率电导率(electrical conductivity)和电阻率和电阻率 1、电阻率：、电阻率：体积电阻率体积电阻率 V,m表面电阻率表面电阻率 S ,2、电导率电导率(electrical conductivity)(1

3、)表征表征材料导电性的大小材料导电性的大小。单位：S.m-1,（.m）-1根据电导率对材料的根据电导率对材料的分类分类表表4-19材料的分类及其电导率材料的分类及其电导率材料电阻率电导率超导体导体半导体绝缘体010-8-10-510-5-107107-1018105-10810-7-10510-18-10-7西门子西门子不同材料的电导率不同材料的电导率举例举例金属金属自由电子电导率高导电性好硅硅半导体离离子子固固体体室温绝缘体T高电导率大（无机非金属）高分子高分子 杂质致有导电性 各种材料在室温的电导率各种材料在室温的电导率金属和合金（-1.m-1）非金属（-1.m-1）银银铜，工业纯铜，工业

4、纯金金铝铝,工业纯工业纯 Al-1.2%,Mn 合金合金钠钠钨，钨，工业纯工业纯黄铜黄铜（70%Cu-30%Zn镍镍,工业纯工业纯纯铁纯铁,工业纯工业纯钛钛,工业纯工业纯TiC不锈钢，不锈钢，301型型镍镍 铬铬 合合 金金 (80%Ni-20%Cr）6.3*1075.85*1074.25*1073.45*1072.96*1072.1*1071.77*1071.66*1071.46*1071.03*1070.24*1070.17*1070.14*1070.093*107石墨石墨SiC锗，纯硅硅，纯苯酚甲醛（电木）窗玻璃氧化铝（Al2O3）云母甲基丙烯酸甲酯氧化铍（BeO）聚乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯

5、金刚石金刚石石英玻璃石英玻璃聚四氟乙烯聚四氟乙烯105(平均平均)10 2.24.3*10-410-7-10-11101410141012-10151012-101510121012-10161012101410161014101326-28302415-252215-1918-617-2225-4016-20202.2-2.4(1016Hz)2.0-2.6(1016Hz)2.5(1016Hz)3.2-3.6(1016Hz)4.14.03.43.73.02.0-2.22.9-3.12.20.050.0010.0050.04-0.08(1016Hz)0.010.0140.0210.0050.00

6、60.00020.01-0.0060.004表表4-3-7 陶瓷电介质的性能陶瓷电介质的性能材料体积电阻 率 V .m击穿强度MV/m介电常数介电损耗角正切值tg60Hz105Hz60Hz105Hz绝缘瓷绝缘瓷块滑石块滑石锆英石锆英石氧化铝氧化铝钠钙玻璃钠钙玻璃电气玻璃电气玻璃熔融石英熔融石英1011-10131012约1013101210121015约101220-8080-150100-1501010-1066669-7-4-689743.80.010.0050.035-0.1-0.001-0.0030.001 0.00050.010.00060.00013介电性的应用介电性的应用tg大，损耗大，材料发热。电容介质大，tg小航空航天材料小，tg大，静电小高频焊接：薄膜封口，tg大高频电缆用PE，而不用PVC非极性极性4击穿强度击穿强度 dielectric strength电场中材料破坏。高分子材料，绝缘材料重要指标。电压升高，超过临界值，电阻率急剧下降，电流升高，材料由绝缘体导体击穿强度E=V/hV击穿电压；h材料厚度。E的单位：MV/m 或或V/cm。介电击穿分类：特征击穿、热击穿、电机械击穿、放电击穿