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视电阻率典型变化成因分析 概述: 电阻率是材料电学特性的基本量之一,在物质中有很大差异。观测到的电阻率可能因多种因素产生变化。电阻率的典型变化形式包括温度变化导致的电阻率变化、材料杂质导致的电阻率变化、应变导致的电阻率变化等。通过深入了解典型变化成因,可以更好地理解材料电学性质及其制备方面的问题。 (一)温度变化导致的电阻率变化 温度变化是导致电阻率变化最常见的因素之一。在一定范围内,电阻率随温度的变化遵循一定规律,这种规律称为电阻率的温度系数。电阻率的温度系数一般是负数,但也有例外。例如铜在0℃至100℃区间内其电阻率温度系数为正数,这是因为随着温度升高,原子之间的距离增加,电子在材料内的平均自由程减小,电阻率增加。而部分半导体在低温区的电阻率会呈指数下降,这是由于电子对晶格振动的耦合作用而导致的,因此当温度升高时,材料中的电子内部激发状态被激发出来,电子平均自由程增加,导致电阻率降低。 (二)材料杂质导致的电阻率变化 材料中存在的杂质对电阻率有很大的影响,它们会导致材料电子发生散射,降低电子运输的平均自由程,从而降低材料的导电性能。例如金属中被普遍认为是对导电性的损害因素的氧化物晶界,是有劣化效应的有害杂质。在半导体中,杂质对导电性能的影响十分显著,因此半导体的制成过程中需要尽量减少杂质的影响,比如通过常规的半导体制备过程中,注重气氛控制,避免氧等杂质污染。另外,一些材料中特殊的掺杂也能改变其电阻率,而这种掺杂有时可以用于制备新型的电子元器件。 (三)应变导致的电阻率变化 应变是导致电阻率变化的另一种重要因素。应变状态下的电子波函数会发生变化,导致电子效应质量和电子密度产生改变,从而引起电阻率的变化。常见的应变效应包括压阻效应和拉伸效应。压阻效应是指在材料中施加压力时,材料电阻率增加的现象,而拉伸效应是指将材料拉伸时,材料电阻率降低的现象。例如在铁材料中,通过施加应力来改变其电子属性,这便是驰豫效应,可以得到明显的电阻率变化。 结论: 电阻率是材料电学特性的基本量之一,并且在物质中具有很强的变异性。典型电阻率变化的原因包括温度变化、杂质影响和应变状态等。电阻率的温度系数是最常见的变化形式之一,电阻率随温度的变化呈现出特定的趋势。材料中存在的杂质会明显影响电阻率,降低其导电性能,对于制备高纯度的金属材料、半导体材料十分重要。应变状态也能够影响材料电阻率,应变效应的应用被广泛用于传感器、负热电元件、压电元件等方面。深入了解这些现象,可以帮助我们更好地理解材料电学性质及其制备方面的问题。

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