Bài giảng “Cơ sở khoa học vật liệu – Chương 11: Tính chất điện và từ” cung cấp cho người học các kiến thức: Tính chất điện, phân loại vật liệu theo tính chất điện, tính chất từ, nội dung chi tiết. | CHƯƠNG 11 TÍNH CHẤT ĐIỆN VÀ TỪ 1 Tính chất điện Khái niệm • Tính chất điện là đáp ứng của vật liệu đối với tác động của điện trường bên ngoài, • Tính chất điện thể hiện ở khả năng tạo ra dòng điện chạy qua vật liệu khi áp đặt điện thế lên vật liệu. Định luật Ohm V = IR với R là điện trở (resistance) [Ω] Điện trở suất (Resistivity) ρ = (A /L)R A: diện tích mặt cắt ngang [m2], L: chiều dài [m], ρ: điện trở suất [] Độ dẫn điện (Conductivity) σ = 1/ρ = nqμ [Ω-1m-1], [mho/m] (mho = ohm-1) n: Số chất mang điện tích / 1 đơn vị thể tích (Số chất mang điện tích /m3). • Đối với dẫn điện tử: chất mang là điện tử hoặc lỗ. • Đối với dẫn ion: chất mang là ion dương, ion âm, trống cation, trống anion. 2 q: Điện tích chất mang. • Dẫn điện tử q = q (điện tử) = 1, C • Dẫn ion q = Z x 1, C (1C = ) với Z là hóa trị của ion Chất rắn ion thường chứa nhiều loại ion nên σ = ∑ (n i q i μ i ) i μ: Độ chuyển dịch của chất mang [m2/]: biểu thị khả năng di chuyển của chất mang ngang qua chất rắn dưới tác dụng của gradient điện thế • Các ion di chuyển qua chất rắn nhờ khuếch tán. • Các điện tử do có kích thước nhỏ hơn nhiều so với ion nên dễ đi ngang qua chất rắn vì ít bị cản trở hơn, vì vậy cơ chế dẫn của ion và điện tử là khác nhau Cơ chế dẫn điện tử • Để đơn giản xem điện tử như các hạt rắn. • Khi có điện trường áp đặt thì điện tử sẽ được tăng tốc để đi về phía cực dương. • Điện tử sẽ có gia tốc không đổi cho đến khi nó va chạm với nhân của một nguyên tử. Giả sử khi đó tốc độ điện tử = 0. • Sau khi va chạm, điện tử lại tăng tốc và tiếp tục thực hiện chu kỳ tăng tốc – va chạm. 3 4 • Tốc độ trung bình của điện tử v = at với t là thời gian trung bình giữa các va chạm và a là gia tốc điện trường. Do gia tốc tỉ lệ với cường độ điện trường, nên v cũng sẽ tỉ lệ với cường độ điện trường E [V/m]. Hệ số tỉ lệ chính là độ chuyển dịch điện tử μ. v = μE = a t • Khi E = const → a = const, μ sẽ tỉ lệ với thời gian trung .
