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離子導(dǎo)體
來源:作者:日期:2015-04-14 17:20:44點擊:12535次
離子導(dǎo)體(ionic conductor)是指電流由可動離子荷載產(chǎn)生的離子固體。在離子導(dǎo)體中可動離子溶度較低,其電導(dǎo)率很小。 
金屬的電導(dǎo)由電子運動引起,半導(dǎo)體的電導(dǎo)與電子或空穴的運動有關(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,而是可運動的離子。離子有帶正電荷的陽離子和帶負(fù)電荷的陰離子之分,相應(yīng)地也就有陽離子導(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)電與固體中的點缺陷密切相關(guān)。純凈固體中的點缺陷是本征缺陷,有弗侖克爾缺陷和肖特基缺陷兩類(見點缺陷),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缺陷,如KCl晶體含有少量CaCl2時,Ca2+是二價離子,為了保持固體電中性,必須存在一個正離子空位(它帶一個負(fù)電荷),這種空位便是非本征點缺陷。 
  在外加電場作用下,離子固體中本征的和非本征的點缺陷都會對離子電導(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)。 
  固體中可動離子是陽離子的稱為陽離子導(dǎo)體,若是陰離子的則稱為陰離子導(dǎo)體。

2概念說明

多數(shù)離子導(dǎo)體中可運動的離子是很少的,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,如果有三價金屬雜質(zhì)離子存在,就必定會形成相等數(shù)量的間隙氟離子,以實現(xiàn)電中性。這些本征的和非本征的點陣缺陷在外電場作用下都會進(jìn)行長程運動,從而對離子電導(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。