题目
关于温度对材料物理性能的影响,以下说法正确的是:()A. 温度升高,金属材料的电导率减小;B. 以上说法都不对。C. 温度升高,金属材料的电阻率减小;D. 温度升高,半导体材料的电导率减小;
关于温度对材料物理性能的影响,以下说法正确的是:()
A. 温度升高,金属材料的电导率减小;
B. 以上说法都不对。
C. 温度升高,金属材料的电阻率减小;
D. 温度升高,半导体材料的电导率减小;
题目解答
答案
A. 温度升高,金属材料的电导率减小;
解析
本题考查温度对金属材料和半导体材料电导率、电阻率的影响相关知识。解题思路是分别分析温度升高时金属材料和半导体材料的电导率、电阻率的变化情况,然后据此判断各个选项的正确性。
1. 分析金属材料的电导率和电阻率随温度的变化
金属材料的导电是依靠自由电子的定向移动。当温度升高时,金属原子的热振动加剧,自由电子在运动过程中与原子的碰撞概率增大,这就使得电子定向移动的阻碍增大。
根据电阻率的定义,电阻率$\rho$反映了材料对电流阻碍的性质。对于金属材料,温度升高,电阻率$\rho$增大。
电导率$\sigma$与电阻率$\rho$的关系为$\sigma=\frac{1}{\rho}$。当电阻率$\rho$增大时,电导率$\sigma$减小。所以温度升高,金属材料的电导率减小,选项A正确,选项C错误。
2. 分析半导体材料的电导率随温度的变化
半导体材料的导电性能介于导体和绝缘体之间,其导电是依靠价带中的空穴和导带中的电子。当温度升高时,半导体材料中的电子获得更多的能量,会有更多的电子从价带跃迁到导带,从而产生更多的空穴 - 电子对,使得载流子(空穴和电子)的浓度增加。
电导率$\sigma = nq\mu_n + pq\mu_p$(其中$n$和$p$分别是电子和空穴的浓度,$q$是电子电荷量,$\mu_n$和$\mu_p$分别是电子和空穴的迁移率)。由于载流子浓度增加,电导率$\sigma$增大。所以温度升高,半导体材料的电导率增大,选项D错误。
因为选项A正确,所以选项B错误。