Физика проводников и диэлектриков. Плотников В.П. - 6 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Инженер-практик просто обязан досконально разбираться во всем разнообразии перечисленных ма-
териалов, знать их свойства и возможности эксплуатации в тех или иных реальных повседневных усло-
виях.
Весь ход развития науки и техники показывает, что макроскопические характеристики вещества
тесно связаны с его микроскопическими свойствами, определяемыми внутренним строением.
Подробно этими вопросами занимается наука «Физика твердого тела», которая в наиболее полном
объеме изучается в высших учебных заведениях только будущими физиками. Студентам, осваивающим
другие специальности, при необходимости читаются специальные курсы, представляющие собой от-
дельные разделы данной науки с той или иной степенью глубины и широты изложения.
Дисциплина «Физика проводников и диэлектриков» в этом плане не является исключением. Она
основана на тех разделах «Физики твердого тела», которые посвящены изучению влияния внутренней
структуры на электрические, диэлектрические и магнитные свойства твердых материалов. Здесь не рас-
сматриваются механические, тепловые и некоторые другие свойства. Но разобраться в особенностях
внутреннего строения необходимо для осмысления последующего материала курса. С этого и начнем
наше повествование.
1.2 КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ И АМОРФНЫЕ ТЕЛА
По своему строению твердые тела делятся на кристаллические и аморфные.
Кристаллические тела наиболее изучены. Их структура отличается повторяемостью в пространстве.
Группа атомов, молекул или ионов образует некоторую элементарную конфигурацию, которая перио-
дически повторяется в трех измерениях без изменения своей ориентации. Таким образом может быть
получен монокристалл макроскопических размеров с правильной внешней огранкой. При этом плоские
грани пересекаются под определенными для каждого вида кристалла углами.
Однако чаще всего объем кристалла бывает разбит на отдельные разориентированные относительно
друг друга области, в пределах которых ориентация элементарной конфигурации сохраняется. Такие
тела называются поликристаллическими.
Кристаллы образуются (растут) из расплавов, паров, растворов исходных веществ как в природных
условиях, так и в лабораторных.
В качестве примеров можно привести такие широко известные природные кристаллические мате-
риалы, как алмаз (С) и рубин (Al
2
O
3
), другие драгоценные камни, кварц (SiO
2
), каменную соль (NaCl),
различные металлы и их соединения.
Искусственно можно вырастить монокристаллы даже заданной ориентации. Для этого, например, в
расплав каменной соли, цинка и т.д. необходимо поместить небольшой образец кристалла определенной
ориентации (затравку) и медленно его из расплава вытягивать. В результате происходит кристаллизация и
образуется монокристалл с ориентацией затравки.
Кристаллические материалы в отличие от многих других веществ могут обладать анизотропией фи-
зических свойств (механических, электрических, оптических и др.), заключающейся в том, что эти
свойства зависят от выбранного в материале направления.
При независимости различных свойств от направления вещества изотропны. К ним относятся газы,
жидкости и аморфные тела (в переводе с греческого – бесформенные).
Аморфные тела представляют собой переохлажденные жидкости с большим коэффициентов вязко-
сти, препятствующим принятию более упорядоченной формы. Типичные представители данного класса
– стекло, различные полимеры, сажа и др. Они отличаются ближним порядком взаимодействия между
образующими их частицами. У кристаллов же – дальний порядок из-за периодичности их структуры.
Приведем образное выражение Дж. Блейкмора: «Поскольку степень упорядоченности аморфных
тел сильно зависит от условий их приготовления, можно предположить, что изучение аморфных тел в
отличие от кристаллов относится скорее к искусству, чем к науке». Однако интерес ученых к аморфным
телам весьма значителен в связи с наличием у них многих полезных свойств. Например, аморфный
кремний обладает ценными электронными свойствами.
1.3 КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ РЕШЕТКА.
ТРАНСЛЯЦИОННАЯ СИММЕТРИЯ

Страницы