华南理工大学材料科学与工程学院846电介质物理学历年考研真题汇编.pdf

目录2016年华南理工大学846电介质物理学考研真题2015年华南理工大学846电介质物理学考研真题2014年华南理工大学846电介质物理学考研真题2013年华南理工大学846电介质物理学考研真题2012年华南理工大学846电介质物理学考研真题2011年华南理工大学846电介质物理学考研真题2010年华南理工大学846电介质物理学考研真题2009年华南理工大学846电介质物理学考研真题2008年华南理工大学846电介质物理学考研真题2007年华南理工大学446电介质物理学考研真题2006年华南理工大学446电介质物理学考研真题2005年华南理工大学446电介质物理学考研真题2004年华南理工大学446电介质物理学考研真题2016年华南理工大学846电介质物理学考研真题2015年华南理工大学846电介质物理学考研真题2014年华南理工大学846电介质物理学考研真题2013年华南理工大学846电介质物理学考研真题2012年华南理工大学846电介质物理学考研真题2011年华南理工大学846电介质物理学考研真题2010年华南理工大学846电介质物理学考研真题2009年华南理工大学846电介质物理学考研真题2008年华南理工大学846电介质物理学考研真题2007年华南理工大学446电介质物理学考研真题446华南理工大学2007年攻读硕士学位研究生入学考试试卷（试卷上做答无效，请在答题纸上做答，试后本卷必须与答题纸一同交回）科目名称：电介质物理学适用专业：微电子学与固体电子学一、填充题：（50分）1填写下列定义和概念：（30分，每空2分）两个大小相等的正、负电荷（+q和-q），相距为L，这一电荷体系称为_；连接这两个电荷的直线称为电偶极子_；取从负电荷到正电荷的矢径方向作轴线的_方向。若两平行板之间充满均匀的电介质，在外电场作用下，电介质的内部将感应出偶极矩，与外电场垂直的电介质表面上出现与极板上电荷反号的极化电荷，这种现象称为_。电介质极化后，电介质表面的极化电荷将削弱极板上的自由电荷所形成的电场，这种由极化电荷产生的场强被称为_。_的分子模型认为：极性分子是一个半径为a的空心球，在这空球中心有一电矩为m0的点偶极子；并且该空球是处于介电常数为e的连续均匀的极性液体电介质中。对于非极性气体电介质、低压力极性气体电介质或高对称的立方点阵原子、离子晶体，_有效电场是非常适用的。在离子晶体中，除存在电子位移极化以外，在电场作用下，还会发生正、负离子沿相反方向位移形成_。热离子松弛极化是由于电介质中某些弱联系的_质点在电场作用下作_迁移，使局部离子过剩，结果在电介质内部建立起电荷的不对称分布，形成电矩。空间电荷极化是_电介质在电场作用下的一种主要的极化形式。极化的起因是电介质中的自由电荷载流子可以在缺陷和不同介质的_上积聚，形成空间电荷的局部积累，使电介质中的电荷分布不均匀，产生宏观电矩。根据电介质的绝缘性能破坏的原因，电介质击穿的形式分成三类：；_；_。2写出下列参数的定义式：（20分，每空2分）库仑定律用公式可表示为：。Kiusius-Mosotti方程为：。极性分子受电场作用的转向极化率为：_。平板电容器温度系数的定义为：_。居里外斯定律可表示为：_。松弛时间t 。当介质中只有一种松弛极化时，德拜方程可表示为：_和_。洛伦兹洛伦斯方程为：。在离子晶体中，考虑本征电导和弱系离子电导时，电导率g随温度变化的关系式可以写成：。二、问答题：（75分）什么叫电子位移极化？（5分）试比较 Mg2+，Ca2+，Ba2+离子的电子位移极化率大小？（5分）以NaCl离子晶体为例，试解释温度对其介电常数的影响。（10分）已知电介质的德拜方程式为，请给出介电常数的实部、虚部和介电损耗的频率关系式？（8分）请写出Cole-Cole圆的方程式？（7分）根据导电载流子的不同，请给固体电介质的电导分类，并简单说明各自导电载流子的来源。（10分）请说明压电晶体、热释电晶体和铁电晶体之间的关系，并给出判断铁电体铁电性的依据。（10分）什么是电畴和畴壁?（5分）请描述BaTiO3中电畴的极化反转过程。（5分）什么是电介质中的色散和吸收现象？（5分）什么是正常色散和反常色散？（5分）三、综合题（25分）已知某极性分子在T=300K时，介电常数er=1.0076，单位体积分子数N=2.710251/m-3，折射率n=1.000185，求该分子的固有偶极矩m0。（10分）实验测得一种陶瓷材料的es=1300，e=900，活化能为0.3eV，且在17时，损耗峰的位置在f=105附近，求 损耗峰的值；当温度升高到200时，损耗峰的位置。（15分）2006年华南理工大学446电介质物理学考研真题446华南理工大学2006年攻读硕士学位研究生入学考试试卷（试卷上做答无效，请在答题纸上做答，试后本卷必须与答题纸一同交回）科目名称：电介质物理学适用专业：微电子学与固体电子学一、填充题：（50分）1填写下列定义和概念：（30分，每空2分）在真空下，q1、q2两个点电荷之间的相互作用力的方向沿着这两个点电荷的连线，同号电荷相斥，异号电荷相吸，作用力的大小与电荷量q1和q2的乘积成，而与这两个点电荷之间的距离的平方成，这就是库仑定律。无论哪一种电介质，其组成粒子在电场作用下产生的偶极矩不仅与外加电场有关，还将受到电介质内感应偶极矩形成的场强的影响。通常，把引起电介质产生感应偶极矩的电场称为 。电介质在外电场的作用下，将一部分电能转变成热能的物理过程，称为。偶极子转向极化所需建立的时间比较长。当外电场频率足够高，偶极子转向极化将完全跟不上电场周期变化时，由这一极化形式提供的介电系数随频率的上升而下降为零，这时电介质的介电系数只由位移极化提供而趋于光频介电系数，这一过程消耗部分能量，而且在高频和超高频中，这类损耗将起主要作用，甚至比电导损耗还大。这种损耗就称为。谐振损耗来源于原子、离子、电子在振动或转动时所产生的。这种效应发生在红外到紫外的光频范围。根据古典场论的观点，光是在真空或连续介质中传播的电磁波。电磁波在介质中传播的相速度及介质的折射率依赖于频率，折射率随频率的变化形成 。依照电载流子种类的不同，电介质的电导可以分成以下几种形式：；。根据电介质的绝缘性能破坏的原因，电介质击穿的形式分成三类：；。铁电体的自发极化并非整个晶体同方向，而是包含有各个不同方向的自发极化小区域。在每一个小区域内，极化均匀、方向相同，存在一固有电矩，这个小区域称为，分隔相邻区域的界面称为 。2 写出下列参数的定义式：（20分，每空2分）在离子晶体中，考虑本征电导和弱系离子电导时，电导率g 随温度变化的关系式可以写成：。居里外斯定律用公式可表示为：。假设单位体积电介质内导电载流子的数目为N，每个载流子所带电荷为q，载流子沿电场方向漂移的平均速度为，则单位时间内通过垂直于电场方向、面积为A平面的电荷，即电流强度为：。损耗角正切由下式定义：。当介质中只有一种松弛极化时，松弛极化强度与时间的关系可近似地表示为：。松弛时间t 。电子位移极化率为：；离子位移极化率为：；偶极子转向极化率为：。洛伦兹洛伦斯方程为：。二、问答题：（75分）什么是电介质的极化?试说明电介质极化的种类及其机理。（20分）有效电场、平均宏观场强指的是什么?洛伦兹有效电场由哪几部分组成的?写出具体的数学表示式。（10分）为什么在工程技术中表征电介质的介质损耗时不用损耗功率W，而用损耗角正切tan?为何在实际测量中得到的tan关系曲线中往往没有峰值出现?（10分）固体电介质的热击穿的原因是什么？固体电介质的热击穿电压与哪些因素有关？关系如何？如何提高固体电介质的热击穿电压？（10分）什么是电晕放电、火花放电和飞弧放电?在均匀电场和不均匀电场中这几种放电现象有何不同?（13分）锆酸铅是反铁电体，与铁电体相比其反铁电性表现在哪些方面？高温时，锆酸铅和钛酸钡都是钙钛矿型结构，因此二者在外电场的作用下出现双电滞回线的原因也是一致的。这种说法对吗？并说明理由。（12分）三、综合题（25分）已知电介质静态介电常数es=4.5，折射率n=1.48，温度T=25时，松弛极化时间常数t=1.610-3s。分别求出温度T=25时的极值频率fm以及（tgd）max的极值频率。分别求出在以上极值频率下、tgd；、。分别求出25、50Hz时的、tgd。（13分）分别画出线性无损耗电介质、线性有损耗电介质、非线性无损耗电介质以及非线性有损耗电介质（铁电晶体）的P-E关系曲线。（12分）2005年华南理工大学446电介质物理学考研真题446华南理工大学2005年攻读硕士学位研究生入学考试试卷（试卷上做答无效，请在答题纸上做答，试后本卷必须与答题纸一同交回）科目名称：电介质物理学适用专业：微电子学与固体电子学一、填充题：（50分）1填写下列定义和概念：（30分，每空1分）点电荷是带电体的理想模型。在实际情况下，只有当带电体的_可以_时，才可把带电体当作点电荷。在外电场作用下，电介质内部沿电场方向感应出偶极矩的现象，称为_。位于电介质表面不能自由移动的极化电荷称为_；位于金属极板上能自由移动离开极板的电荷称为_。由异号离子组成的晶体，在电场作用下，正、负离子发生相对位移而产生了感应电矩，这种极化称为_。极性电介质的分子具有固有电矩，在电场作用下，固有电矩沿电场方向的转向而产生的极化，称为_。介质中自由载流子的移动，可以被缺陷和不同介质的分界面所俘获，形成空间电荷的_，使得介质中电荷分布不均匀，从而产生_，称之为_。碱卤晶体是结构最简单的离子晶体，其主要的极化形式只有_和_。电介质不是理想的绝缘体，不可避免地存在一些弱联系的导电载流子。在电场作用下，这些导电载流子将作_，在介质中形成传导电流。传导电流的大小由电介质本身的性质决定，这部分传导电流以_的形式消耗掉，我们称之为_。固体电介质发生电击穿的基本判据是：电子从电场获得能量的速率_它们同_而损失能量的速率。谐振损耗来源于原子、离子、电子在振动或转动时所产生的_，这种效应发生在_的光频范围。电磁波在介质中传播的_及介质的折射率依赖于频率，折射率随频率的变化形成_。在原子、离子、电子振动或转动的_附近，色散现象非常显著。根据电磁场理论，色散的存在同时伴随着_，色散总是同时存在着吸收。电介质表面电导率不仅与_有关，而且与表面_和_有关。固体电介质的导电机构有两种：_和_。介质在交变电压下的_就是介质在恒定电压下的吸收电流，它是由于介质松弛极化的滞后角引起的，所以吸收电流是介质在交变电压下产生_的根本原因。构成电介质传导电流的弱联系的带电质点称为_。2写出下列参数的定义式：（20分，每空2分）电子极化率ae为_。克劳休斯莫索缔方程：_。热离子极化建立过程的弛豫时间t为_。德拜方程：_；_。Ei107V/m，m010-30Cm，T=300K情况下，极性分子转向极化率ad约等于：_。一般来说，退极化电场强度Ed可写成下列形式：_。弗伦克尔缺陷和肖特基缺陷在晶体中的浓度分别是：_和_。洛伦兹洛伦斯方程为_。二、问答题：（75分）试根据晶体结构，分析金红石型晶体的静态介电常数大的原因。（14分)试述KM方程赖以成立的条件及其应用范围。（6分）双层介质在直流电场的作用下条件如图所示，（1）分析两层介质分界面上积聚电荷的符号；（2）分析并作图表示每一层中的电压、电场在电压接通的瞬间、稳态、电压断开的情况下的分布情况。（15分）在交变电场作用下，电介质的介电系数为什么要用复介电系数？如何判断介质是具有松弛极化的极性电介质？（12分）详细分析气体介质的碰撞电离理论。解释气体介质发生自持放电的条件。（18分）如何判断晶体是具有自发极化的铁电晶体？在钛酸钡和钛酸钙晶体中，哪一种晶体具有导致自发极化的可能？哪种没有？为什么？（10分）三、综合题（25分）试求出在标准状态下,He的相对介电系数。(已知He的极化率为e=0.2210-40法米2)（7分）平行板电容器充电以后,极板上的电荷面密度0=1.7710-6库/米2，将两极板电源断开后,填入r=8的电介质。计算在电场作用下真空和电介质中的E、P、D各为多少?（12分）画出在均匀电场E0中,放入电介质球体后,电介质内外的E线和D线。（6分）2004年华南理工大学446电介质物理学考研真题446华南理工大学2004年攻读硕士学位研究生入学考试试卷（试卷上做答无效，请在答题纸上做答，试后本卷必须与答题纸一同交回）科目名称：电介质物理学适用专业：微电子学与固体电子学一、填充题：（50分）1填写下列定义和概念：（30分，每空1分）点电荷是带电体的理想模型。在实际情况下，只有当带电体的_可以_时，才可把带电体当作点电荷。在外电场作用下，电介质内部将感应出偶极矩，在与外电场垂直的电介质表面上出现与基板上电荷_的极化电荷为束缚电荷。这种在外电场作用下，电介质内部沿电场方向产生感应偶极矩，在电介质表面出现极化电荷的现象称为_。加上外电场以后，电子云相对于原子核_移动，电子云重心与原子核重心分离形成_。这种极化称为电子位移极化。当极性分子受到电场E的作用时，每个偶极子都受到_的作用，使它们转向与外电场平行的方向。当偶极子与电场的方向相同时，偶极子的_最小，此时，就电介质整体而言，_不再等于零而出现了与外电场同向的_，这种极化就称为偶极子转向极化。空间电荷极化是_也就是复合电介质在电场作用下的一种主要的极化形式。极化的起因是电介质中的_可以在_和不同介质的_上积聚，形成空间电荷的_，使电介质中的电荷分布不均匀，产生宏观电矩。这种极化称为空间电荷极化或夹层、界面极化。电介质不是理想的绝缘体，不可避免地存在一些弱联系的导电载流子。在电场作用下，这些导电载流子将作_，在介质中形成传导电流。传导电流的大小由电介质本身的性质决定，这部分传导电流以_的形式消耗掉，我们称之为_。固体电介质发生电击穿的判断依据是：电子从电场获得的能量速率_电子与_消耗的能量速率。电子未能将能带_，或能带_，这种能带称为导带（空带），电子在导带里是自由的。在一个能带与另一个能带之间范围是不允许电子存在的，这样的能带就称为_。电介质表面电导率不仅与_有关，而且与表面_和_有关。固体电介质按导电载流子的不同类型可以分成以下两种：_和_。随着电场频率的升高，电介质的介电系数要_，这种介电系数随频率变化的现象称为_。2写出下列参数的定义式：（20分，每空2分）库仑定律（介质）F=_。克劳休斯莫索缔方程：_。电容温度系数定义为aC=_。德拜方程：_；_。单一松弛时间介质材料Cole-Cole图的圆心坐标和半径分别为：_和_。松弛时间t_。弗伦克尔缺陷和肖特基缺陷在晶体中的浓度分别是：_和_。二、问答题：（75分）叙述洛伦兹有效电场计算模型，根据这一模型，洛伦兹有效电场应包括哪几部分？(文字和数学)(10分)适合洛伦兹有效电场时，电介质的介电系数和极化率有什么关系？写出其温度系数的关系式。并解释温度对氯化钠型离子晶体的介电系数的影响？(12分)在交变电场作用下，实际电介质的介电系数为何要用复介电系数来描述？e、e与频率和温度的相关性如何？为什么说在elgw的关系图中,曲线所包围的面积与介电系数的峰值有关，与极化的机理、分布函数f(t)的具体形状无关？(20分)什么是固体电介质在空气中的沿面放电？固体电介质在空气中的沿面放电有何特点和危害？如何防止高压、大功率的电子陶瓷器件在空气中的沿面放电？(15分)简介KH2PO4的晶体结构。用质子有序化理论解释KH2PO4的铁电性的起因。(作简图)(18分)三、综合题（25分）已知聚苯乙烯的介电常数e2.5，线膨胀系数bl=10-4/C，求金属化聚苯乙烯薄膜电容器的电容温度系数。（13分）直径为10mm、厚度为1mm的介质电容器，其电容为2000pf，损耗角正切为0.02。计算：电介质的相对介电系数；损耗因子etand；在交变电场的频率为50Hz、50MHz时的交流电导；外加10V、1KHz正弦电压时的泄漏电流。（12分）