2离子电导离子电导的直接实验证据是利用法拉第电解实验给出的。当电流为离子的移动所引起时，随着电流的通过，伴随有物质移动。例：某一介质为正离子导电时，在介质通过直流电流一段时间后，在负电极处析着一定量的物质，其重量△m与总电量Q，原子量M离子电荷Q有关，电子电导不出现这种情况，只有离子电导才会出现这种现象，实际上这是一种电解现象，即不单是电荷的移动，还是物质粒子的移动。MMltAmqNqN
2 离子电导 离子电导的直接实验证据是利用法拉第电解实验给出的。当电流为离子 的移动所引起时，随着电流的通过，伴随有物质移动。 例：某一介质为正离子导电时，在介质通过直流电流一段时间后，在负 电极处析着一定量的物质，其重量∆m与总电量Q，原子量M离子电荷Q 有关，电子电导不出现这种情况，只有离子电导才会出现这种现象，实 际上这是一种电解现象，即不单是电荷的移动，还是物质粒子的移动。 It qN M Q qN M m = =
1）离子电导的载流子（1）本征缺陷载流子：因热缺陷而产生的脱离格点的填隙离子及空格点称为本征缺陷载流子。本征缺陷载流子主要分为：肖特基（Shottky）缺陷和弗兰克尔（Frenkel）缺陷。肖特基缺陷：当晶格结点上的一个离子由于剧烈的热运动脱离格点的束缚，进入到晶体表面某一空着的正常格点位置时，在晶格中留下一个空格点，这就是肖特基缺陷。弗兰克尔缺陷：如果晶格结点上的离子（通常为正离子）进入到晶格的填隙位置，晶体中同时出现一个空格点和填隙离子，其特征为空格点和填隙离子数相等，这种缺陷称为佛兰克尔缺陷
1）离子电导的载流子 （1）本征缺陷载流子：因热缺陷而产生的脱离格点的填隙离子及空格 点称 为本征缺陷载流子。 本征缺陷载流子主要分为： 肖特基（Shottky）缺陷和弗兰克尔（Frenkel）缺陷。 肖特基缺陷：当晶格结点上的一个离子由于剧烈的热运动脱离格点的束 缚，进入到晶体表面某一空着的正常格点位置时，在晶格中留下一个空 格点，这就是肖特基缺陷。 弗兰克尔缺陷：如果晶格结点上的离子（通常为正离子）进入到晶格的 填隙位置,晶体中同时出现一个空格点和填隙离子，其特征为空格点和填 隙离子数相等，这种缺陷称为佛兰克尔缺陷
肖特基缺陷浓度：设单位体积空格点数为n，每产生一个空格点需能量u，单位体积晶体内能增加n.u，n.个空格点N个晶位上的分布公式：C"=n/(N-n.)n!由于空格点的出现引起的摘变为AS=KInCW晶体自由能F的变化AF=Au-TAS=n,u,-KThCm考虑到n和 N都是非常大的数，引用Stering 公式Inn=nlnn-n 则,AF=nu,-KTINnN-(N-n,)n(N-n)-n,nn,)AF根据热力学平衡条件=0且n<Nan,lrac可得：n=Ne/k在离子晶体中，正、负离子空格点往往是同时出现的，以便晶体内部维持电中性。n,=Ne./2KT则肖特基热缺陷浓度为：
设单位体积空格点数为 v n ，每产生一个空格点需能量 v u ，单位 体积晶体内能增加 v n v u ， v n 个空格点 N 个晶位上的分布公式： ! ( )! ! v v nv CN = n N − n n 由于空格点的出现引起的熵变为 nv S K CN = ln 晶体自由能F 的变化 nv F u T S nvuv KT CN = − = − ln 考虑到 nv 和 N 都 是 非常大的数 ， 引 用 Stering 公 式 ln n!= nln n − n 则， [ ln ( )ln( ) ln ] F = nvuv − KT N N − N − nv N − nv − nv nv 根据热力学平衡条件 = 0 v T =C n F 且nv N 可得： u KT v Ne v n − = 在离子晶体中，正、负离子空格点往往是同时出现的，以便 晶体内部维持电中性。 则肖特基热缺陷浓度为： u KT s Ne s n − 2 = 肖特基缺陷浓度：
弗兰克尔缺陷的浓度：由于填隙和空格点出现引起的摘变为：N!NAS=KInCWCN=K(Intin(N-n,)!n,!(N,-n)nN!N.=K(ln+ln(N-n,)n,!(N,-n,)!n内能增加为：Au=nyn,=n,个空格点在N个晶位的分布以及n,=n,个填隙离子在N个可能的填隙位置上的分布cc约形成一个费兰克尔缺陷需要的能量u。n, = /NN,e-"s/2kT
弗兰克尔缺陷的浓度： ! ln (ln ln ) ( )! ! ( )! ! ! (ln ln ) ( )! ! ( )! ! i i nv n i N N v v i v v i f f i f f N N S K C C K N n n N n n N N K N n n N n n = = + − − = + − − 由于填隙和空格点出现引起的熵变为： 内能增加为： f f u = n v nv = n f 个空格点在 N 个晶位的分布以及 i f n = n 个填隙离子在 Ni个可能的填隙位置上的分布 nv CN i i n CN 约形成一个费兰克尔缺陷 需要的能量 f u 。 2 f u KT f i n NN e− =
由和u相当高，在室温下这两种缺陷的浓度非常低，对电导影响不大。只有当晶体非常纯净，温度非常高，热缺陷对材料的电导才逐渐显示出来。一般来说晶体中这两种热缺陷同时存在，究竞出现荷重形式的热缺陷，主要取决于和u，的值。取决与晶体结构紧密时，",<u填隙空间很小，产生一对填隙离子和空格点的激活能u大，容易形成Shottky缺陷，导电载流子为空格点：如果晶体结构比较松散，",<<u，产生空格点的激活能u大，容易形成Frenkel缺陷，这时电导载流子遍是填隙离子和空格点离子
由 s u 和 f u 相当高，在室温下这两种缺陷的浓度非常低，对电 导影响不大。只有当晶体非常纯净，温度非常高，热缺陷对材料 的电导才逐渐显示出来。 一般来说晶体中这两种热缺陷同时存在，究竟出现荷重形式的 热缺陷，主要取决于 s u 和 f u 的值。取决与晶体结构紧密时，us u f ， 填隙空间很小，产生一对填隙离子和空格点的激活能 f u 大，容易 形成 Shottky 缺陷，导电载流子为空格点；如果晶体结构比较松 散，u f us，产生空格点的激活能 s u 大，容易形成 Frenkel 缺陷， 这时电导载流子遍是填隙离子和空格点离子