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第四章晶体中的缺陷
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
当前位置:第四章晶体中的缺陷>>第四节 晶体的离子导电性 >>离子电导率
第四节 晶体的离子导电性

    在理想的离子晶体中,没有自由电子,离子又难以在晶体内移动,所以是典型的绝缘体。但实际离子晶体中,由于缺陷的杂质的存在,离子可以低助于缺陷在外电场作用下,发生定向漂移,使晶体具有一定的导电性,离子成为载流子,这种现象称为离子导电性

4.4.1 离子电导率

    离子晶体中的点缺陷是带电的,在没有外电场作用下,缺陷作无规运动,不形成电流。但当有外电场作用时,缺陷沿电场正、反方向的移动的几率不等,从而产生电流。为了导出电导率与温度的关系,我们考虑一种简单情况:一个间隙正离子在沿 x 正方向的电场 E 的作用下的运动 。沿 x 方向间隙离子的势能是晶体内势能与在外电场中的势能之和,如图 4-4-1 所示。   

图 4-4-1 在外电场作用下间隙离子的势能

 

    现在左右两边势垒高度是不同的。所以,离子沿电场正、负方向移动的几率不同,分别为:

…………………………………………………………(4-4-1)

    式中 γ0为间隙离子的振动频率, ε 为晶体内部离散的势垒, q 为离子的 电荷, d 为相邻离子的距离。于是沿电场方向的漂移速度为:

     ………………………………………( 4-4-2)

     在一般情况下,外电场不是非常强,总有 qEd << k B T

    则漂移速度可化简为:

    ………………………………( 4-4-3)

    这里有 ,称为爱因斯坦关系。由电流密度可直接求出离子电导率。即根据:

    ………………………………( 4-4-4)

    可得:

    ………………………………( 4-4-5)

    其中 为间隙正离子的浓度。上面的结果是针对一种缺陷类型导出的,其他类型的缺陷也可用同样的方法导 出其关系。

 
   
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