
炭石墨材料優(yōu)良的電傳導性
jcshimo
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2023-08-25 11:16:18
石墨可以導電,是由于碳原子有兩個自旋方向相同的2P電子,在基態(tài)時處于價帶(又稱π帶)上,當它受激起后,便躍遷到上面空著的導帶(π *帶)上去,一起在價帶上便留下數(shù)量相同的空穴。電子帶負電荷,空穴帶正電荷,當在電場效果下,電子和空穴各朝相反的方向運動,因而對電氣傳導作出貢獻。由于石墨晶體中碳原子擺放比較嚴密,各個碳原子2P帶上電子的共有化程度深,因而價帶較寬,能和上面導帶作纖細交疊,它們之間的能隙寬度可降至0.01eV,故只要價帶上的電子遭到纖細激起便可躍遷到導帶上去,電導率即增高,故炭石墨資料的電阻隨溫度和它的石墨化程度的進步而下降。一般單晶石墨層面方向的電阻系數(shù)ρ=0.4Ω.mm2/m,而多晶石墨資料層面方向的電阻系數(shù)ρ≤10Ω.mm2/m。
炭石墨材料雖然是非金屬資料,但因它具有杰出的電傳導性,而被認為是一種共價半導體和金屬的中心物——半金屬。石墨具有比某些金屬還要好的熱傳導性、電傳導性,一起具有遠較金屬為低的線脹系數(shù)、很高的熔點和化學穩(wěn)定性,這就使它在工程應(yīng)用上具有兩層價值,可以在某些條件下當作金屬運用,而在另一些條件下當作陶瓷運用。
炭石墨材料廣泛應(yīng)用于電工、冶金方面作為電氣零件和導電電極,如半導體元件。當純真石墨摻雜不同原子價的元素時,可形成半導體,摻雜三價硼元素為P型半導體;摻雜五價磷或砷元素為P型半導體。在電工方向還有電子元件、電機電刷、電氣電觸點、電火花加工等等。在冶金方面可作為電爐電極、礦熱爐電極、煉鋁用陽極和陰極等。