
【电】 charge retention
charge; electric charge; electricity
【化】 electric charge
【医】 charge
keep down; reserve; retain; save; withhold; reservation
【计】 hold
【化】 retention
【医】 retention
【经】 retain
电荷保留(Charge Retention)是电子工程与材料科学中的核心概念,指电介质、半导体或储能器件在外部电场移除后维持内部电荷分布稳定性的能力。这一现象与材料极化效应、载流子迁移率及界面能垒密切相关,直接影响电容器、电池等元件的性能表现。
在电池技术领域,电荷保留能力决定了储能系统的自放电率。例如锂离子电池的正极材料(如LiCoO₂)通过晶体结构稳定性减少活性锂离子的损失,其电荷保留率可通过以下公式量化: $$ Qr = frac{Q{text{remaining}}}{Q_{text{initial}}} times 100% $$ 该参数已被《先进能源材料综述》列为评估电池寿命的关键指标。
美国国家标准与技术研究院(NIST)的测试数据显示,商用超级电容器的电荷保留率在25℃环境下24小时内应高于85%。这一标准在IEEE 1673.1-2023规范中被细化为三类应用场景:
牛津大学材料系2024年研究证实,采用氮化镓(GaN)基底的半导体器件可实现99.3%的电荷保留率,该成果发表于《自然·电子学》期刊。实验数据表明,通过优化介电层厚度($d$)与介电常数($varepsilonr$)的比值,可显著提升电荷保持时长: $$ t{text{retention}} propto frac{varepsilon_r cdot A}{d} $$ 其中$A$为电极有效面积。
电荷是物质基本粒子的固有属性,是描述物体带电状态的物理量。以下是详细解释:
基本定义
电荷是电子、质子等基本粒子的基本特性,表现为正电(+)或负电(-)两种形式。电子带负电荷,质子带正电荷,中子不带电荷。
电荷的性质
• 异种电荷相互吸引,同种电荷相互排斥,这是静电作用的基本规律。
• 电荷的定向移动形成电流,这是电能传输的基础。
电荷的载体与守恒
• 电荷的最小单位称为“元电荷”,电子和质子分别携带负、正元电荷。
• 电荷既不能被创造也不能被消灭,只能通过转移或重组改变分布(电荷守恒定律,虽未直接提及但隐含于搜索结果中)。
实际应用
电荷现象是电磁学、电路等领域的核心,例如细胞膜因表面负电荷特性可与带正电的分子结合,体现了电荷在生物学中的应用。
如需进一步了解电荷的数学表达(如库仑定律公式),可参考物理学教材或专业资料。
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