课后习题
解：（1）??10(A?B/T) ln??(A?B/T)ln10
??e(A?B/T)ln10=eln10Ae(ln10.B/T) =A1e(?W/kT) W=?ln10.B.k 式中k=0.84*10?4(eV/K)
（2） lg10?9?A?B/500 lg10?6?A?B/100 0 B=-3000
W=-ln10.(-3)*0.86*10-4*500=5.94*10-4*500=0.594eV
4-3本征半导体中，从价带激发至导带的电子和价带产生的空穴参与电导。激发的电子数n可近似表示为：n?Nexp(?Eg/2kT)，式中N为状态密度，k为波尔兹曼常数，T为绝对温度。试回答以下问题：
（1）设N=1023cm-3,k=8.6”*10-5eV.K-1时, Si(Eg=1.1eV),TiO2(Eg=3.0eV)在室温（20℃）和500℃时所激发的电子数（cm-3）各是多少：
（2）半导体的电导率σ（Ω-1.cm-1）可表示为??ne?，式中n为载流子浓度（cm-3），e为载流子电荷（电荷1.6*10-19C）,μ为迁移率（cm2.V-1.s-1）当电子（e）和空穴（h）同时为载流子时，，μh=500（cm2.V-1.s-1），且不随温度变化。??nee?e?nhe?h。假定Si的迁移率μe=1450（cm2.V-1.s-1）求Si在室温（20℃）和500℃时的电导率
解：（1） Si
20℃ n?1023exp(?1.1/(2*8.6*10?5*298)=1023*e-21.83=3.32*1013cm-3
-3
500℃ n?1023exp(?1.1/(2*8.6*10?5*773)=1023*e-8=2.55*1019 cm
TiO2
20℃ n?1023exp(?3.0/(2*8.6*10?5*298)
=1.4*10-3 cm-3
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课后习题
500℃ n?1023exp(?3.0/(2*8.6*10?5*773)
=1.6*1013 cm-3 (2) 20 ℃??nee?e?nhe?h
=3.32*1013*1.6*10-19(1450+500) =1.03*10-2（Ω-1.cm-1） 500℃ ??nee?e?nhe?h
=2.55*1019*1.6*10-19(1450+500) =7956 （Ω-1.cm-1） 4-2. 根据缺陷化学原理推导
（1）ZnO电导率与氧分压的关系。 （4）讨论添加Al2O3对NiO电导率的影响。
?1/61??解：（1）间隙离子型：ZnO?Zni?2e??O2 ?e???PO2
21?1/4?或ZnO?Zni?e??O2 ?e???PO2
2（4）添加Al2O3对NiO：
??Al2O3?2AlNi?VNi?3Oo
添加Al2O3对NiO后形成阳离子空位多，提高了电导率。
第六章 材料的功能转换性能
6-1 金红石（TiO2）的介电常数是100，求气孔率为10%的一块金红石陶瓷介质的介电常数。
解：
?m?100,?m?0.9;?气??d?1,?气??d?0.1?m?m(???2?d)??d?d0.9?100?(2?1)?0.1?133?m3300??85.92212?d0.9(?)?0.1?m(?)??d330033?m6-2 一块1cm*4cm*0.5cm的陶瓷介质，其电容为2.4-6μF,损耗因子tgδ为0.02。求：①相对介电常数；②损耗因素。
解： 7 / 8
1C?d2.4?10?12?0.5?10?2 (1)相对电容率?r????3.39?12?4?0A8.854?10?1?4?102.4?10?12?0.5?10?2?13?1(2)损耗因子?''??'tan???0.02?6.0?10F?m1?4?10?4课后习题
6-3 镁橄榄石(Mg2SiO4)瓷的组成为45%SiO2,5%Al2O3和50%MgO,在1400℃烧成并急冷（保留玻璃相），陶瓷的εr=5.4。由于Mg2SiO4的介电常数是6.2，估算玻璃的介电常数εr。（设玻璃体积浓度为Mg2SiO4
21?ln??xln??xln??ln5.4?ln6.2?ln?2??2?4.096?4.1122的1/2） 133
6-4 如果A原子的原子半径为B的两倍，那么在其它条件都是相同的情况下，原子A的电子极化率大约是B的多少倍？
解：?电子极化率?e?4??0R3?R3,RA?2RB??e,A?8?e,B6-5 为什么碳化硅的电容光焕发率与其折射率的平方n2相等
解：麦克斯韦电磁场理论V?折射率n?C,?? C?n???V由于SiC属于非铁磁性物质??＝1?n?
?,n2??第七章 材料的磁学性能 1自发磁化的物理本质是什么?材料具有铁磁性的充要条件是什么?
答: 铁磁体自发磁化的本质是电子间的静电交换相互作用
材料具有铁磁性的充要条件为:
1) 必要条件:材料原子中具有未充满的电子壳层,即原子磁矩 2) 充分条件:交换积分A > 0
2.用能量的观点说明铁磁体内形成磁畴的原因
答:根据热力学定律,稳定的磁状态一定是对应于铁磁材料内总自由能极小值的状态.磁畴的形成和稳定的结构状态,也是对应于满足总的自由能为极小值的条件.对于铁材料来说，分成磁畴后比分成磁畴前能量缩小,故铁磁材料自发磁化后必然分成小区域的磁畴,使总自由能为最低,从而满足能量最低原理.可见,退磁场能是形成磁畴的原因
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