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離子導(dǎo)體
來(lái)源:作者:日期:2015-04-14 17:20:44點(diǎn)擊:12537次
離子導(dǎo)體(ionic conductor)是指電流由可動(dòng)離子荷載產(chǎn)生的離子固體。在離子導(dǎo)體中可動(dòng)離子溶度較低,其電導(dǎo)率很小。 
金屬的電導(dǎo)由電子運(yùn)動(dòng)引起,半導(dǎo)體的電導(dǎo)與電子或空穴的運(yùn)動(dòng)有關(guān)。離子導(dǎo)體則有別于導(dǎo)體和半導(dǎo)體,它的電荷載流子既不是電子,也不是空穴,而是可運(yùn)動(dòng)的離子。離子有帶正電荷的陽(yáng)離子和帶負(fù)電荷的陰離子之分,相應(yīng)地也就有陽(yáng)離子導(dǎo)體和陰離子導(dǎo)體之別。

1理論詮釋

在離子導(dǎo)體中,離子參與導(dǎo)電與固體中的點(diǎn)缺陷密切相關(guān)。純凈固體中的點(diǎn)缺陷是本征缺陷,有弗侖克爾缺陷和肖特基缺陷兩類(見(jiàn)點(diǎn)缺陷),前者是空位和填隙原子,后者為單純的空位。它們的濃度決定于固體的平衡溫度以及缺陷的生成能。含有雜質(zhì)的固體還多出非本征點(diǎn)缺陷,如KCl晶體含有少量CaCl2時(shí),Ca2+是二價(jià)離子,為了保持固體電中性,必須存在一個(gè)正離子空位(它帶一個(gè)負(fù)電荷),這種空位便是非本征點(diǎn)缺陷。 
  在外加電場(chǎng)作用下,離子固體中本征的和非本征的點(diǎn)缺陷都會(huì)對(duì)離子電導(dǎo)作貢獻(xiàn)。離子電導(dǎo)率σ與溫度T的關(guān)系,遵從阿倫尼烏斯定律:
σ=σ0exp(-Ea/kT)/T
式中σ0為常數(shù),Ea為電導(dǎo)微活能,k為玻耳茲曼常數(shù)。 
  固體中可動(dòng)離子是陽(yáng)離子的稱為陽(yáng)離子導(dǎo)體,若是陰離子的則稱為陰離子導(dǎo)體。

2概念說(shuō)明

多數(shù)離子導(dǎo)體中可運(yùn)動(dòng)的離子是很少的,因而離子電導(dǎo)率都不高。例如,食鹽(NaCl),室溫下離子電導(dǎo)率僅有10-15Ω-1·cm-1。
  固體中除了本征缺陷外,還有由于異價(jià)雜質(zhì)的存在而產(chǎn)生的非本征缺陷。例如,在氟化鈣(CaF2)中,如果有三價(jià)金屬雜質(zhì)離子存在,就必定會(huì)形成相等數(shù)量的間隙氟離子,以實(shí)現(xiàn)電中性。這些本征的和非本征的點(diǎn)陣缺陷在外電場(chǎng)作用下都會(huì)進(jìn)行長(zhǎng)程運(yùn)動(dòng),從而對(duì)離子電導(dǎo)率作出貢獻(xiàn)。 
  快離子導(dǎo)體也是一種離子導(dǎo)體,但具有不同于一般離子導(dǎo)體的特征。