材料的電性能受多維度因素共同影響,從材料本身的微觀結(jié)構(gòu)到外部的環(huán)境條件,都會直接或間接改變其電學(xué)響應(yīng)表現(xiàn)。
從材料自身的微觀層面來看,晶體結(jié)構(gòu)和缺陷狀態(tài)是核心影響因素,晶格中的空位、位錯、晶界等缺陷,會成為載流子的散射中心,大幅改變材料的電導(dǎo)率,比如金屬材料中雜質(zhì)原子的引入,就會破壞原本規(guī)整的晶格排列,增加電子的散射概率,*終讓整體導(dǎo)電性出現(xiàn)明顯下降。材料的成分和相組成也起到關(guān)鍵作用,不同元素的配比、di二相的析出情況,都會直接決定材料內(nèi)部載流子的濃度和遷移率,比如在半導(dǎo)體材料中摻雜特定的雜質(zhì)元素,就能調(diào)控其導(dǎo)電類型和導(dǎo)電能力。材料的微觀形貌,比如晶粒尺寸、孔隙率、薄膜的厚度和致密度,也會對電性能產(chǎn)生顯著影響,多孔陶瓷的孔隙率升高,整體的介電常數(shù)就會隨之降低,這是因為孔隙中的空氣介電常數(shù)遠(yuǎn)低于陶瓷基體。
外部環(huán)境條件同樣會對材料電性能產(chǎn)生明顯作用,溫度是*常見的影響因素,溫度升高時,半導(dǎo)體和絕緣材料內(nèi)部的載流子熱激發(fā)效應(yīng)會顯著增強,電導(dǎo)率隨之上升,而金屬材料的電導(dǎo)率則會因為晶格熱振動加劇、電子散射增強而出現(xiàn)下降。電場的頻率和強度也會帶來不同的影響,在高頻電場下,材料內(nèi)部的極化響應(yīng)速度跟不上電場的變化,介電常數(shù)就會出現(xiàn)明顯下降,介質(zhì)損耗也會隨之發(fā)生改變,當(dāng)外加電場強度超過一定閾值時,絕緣材料還會發(fā)生擊穿現(xiàn)象,*全喪失原本的絕緣性能。除此之外,環(huán)境中的濕度、壓力、輻照等因素也會產(chǎn)生作用,潮濕環(huán)境下絕緣材料表面會吸附水汽,形成導(dǎo)電水膜,大幅降低表面絕緣電阻,高能輻照則會在材料內(nèi)部引入大量新的缺陷,改變原本的載流子輸運特性。
在實際的電路和器件應(yīng)用場景中,材料的電性能還會受到加工工藝和使用工況的影響,不同的燒結(jié)溫度、退火工藝,會改變材料的致密度和晶粒生長狀態(tài),*終讓同配方的材料表現(xiàn)出*全不同的電學(xué)性能,而長期在高電壓、大電流工況下工作,材料內(nèi)部會發(fā)生電遷移、老化等現(xiàn)象,電性能也會隨著使用時長發(fā)生不可逆的衰減。
聯(lián)系方式
郵箱:gulong@jinzhengmaoyiqi.com 地址:北京市大興區(qū)經(jīng)濟開發(fā)區(qū)金苑路2號1幢三層
微信公眾號
移動端瀏覽