Специфична електрическо съпротивление на метала
където Rt - съпротивление метал поради температура;
RCT = RPR + R EF - съпротивление на метала поради структурни нарушения;
RPR - съпротивлението на метала поради примеси;
R EF - съпротивление на метала, поради деформация.
Феноменът на свръхпроводимост - макроскопска квантов ефект, който се състои в това, че електрическото съпротивление на някои вещества рязко спада до нула, когато се охлажда под критичната температура Tk. характеристика на даден метал.
критична температура преходен материал в състояние свръхпроводящ зависи от изотопен състав:
където М - означава атомно тегло на елемента, състоящи се от различни изотопи.
Vysotemperaturnaya свръхпроводимост - преход някои вещества (въз металокерамични) в свръхпроводящо състояние при температура над температурата на втечняване на азот (77 К).
Свръхпроводници - вещества, които, когато се охлажда под критичната температура Tk електрическото съпротивление пада до нула, т.е. Наблюдава се свръхпроводимост.
Cooper сдвояване - явление, в която резултат от взаимното привличане на проводникова електрони с противоположни завъртания Образуваното особен свързан състояние - Cooper двойка.
Josephson ефект - на свръхпроводящ ток, преминаващ през диелектричен слой, разделящо двата свръхпроводниците:
а) фиксиран ефект - ефект, при което токът през кръстовището Josephson не надвишава определена критична стойност и няма пад на напрежение в целия този контакт;
б) преходна ефект - ефект, в която Josephson ток през кръстовище превишава определена критична стойност и пад на напрежение става при този контакт и контакта излъчва електромагнитни вълни с честота
където U - напрежение показани в контакта Josephson.
4.5.2. Band теория на електропроводимостта на твърди частици
Band теория на твърдо вещество - квантовата теория на енергийния спектър на електроните в кристала, като този диапазон се състои от редуващи се зони (ленти) от разрешени и забранени енергии. В основата на теорията на групата е т.нар адиабатно сближаване и сближаването на вътрешно непротиворечива област.
В адиабатно сближаване - квантово-механична система се разделя на тежки и леки частици - електрони и ядра. Предполага се, че движението на електроните се случва в дълготрайните ядра и ядра бавно движещи се в средно областта на всички електрони.
Последователно поле приближение: взаимодействието на електроните с всички други електрони заменя действие върху него неподвижно електрическо поле като периодичността на кристалната решетка, което създава средно в космоса заряд на електроните и всички други всички ядра.
Образуването на групата в енергийния спектър на кристала е предмет на връзката на несигурност:
където DE - несигурност при определянето на електронна енергия;
Dt - несигурността при определяне на времето;
ч - константата на Планк.
Упълномощен зона - зоната запълнена с електрони, всеки от които не губят в силна връзка с кристалната си атом. Електроните са допустимите стойности на енергия. Пълнене право ленти електрони (разрешени енергийни нива) е в съответствие с разпределението на Ферми-Дирак. Ширината на право ленти определя валентна връзка електрони с ядра. Всяко допустим енергия група се състои от голям брой близко разположени енергийни нива, всяко от които могат да бъдат от два електрона с противоположни завъртания (с срещу собствен ъглов момент).
Forbidden Zone - зоната, която споделят позволено зона. Те са позволили енергийни стойности, така че електроните не могат да бъдат.
валентната зона - зона, която е изцяло запълнена с електрони и е оформена от вътрешната електроните на енергийните нива на свободни атоми.
лента проводимост (свободна зона) - зона, която е частично запълнена с електрони, и се образува или свободни от външни енергийни нива "пътуващи" електрони изолирани атома.
В зависимост от степента на напълване на електрони зони и забранени ширина на лента, всички вещества могат да бъдат разделени на:
а) диелектрици (nonconductors). При Т = 0 за всички зони, съдържащи електрони, електроните са запълнени изцяло. Следваща незаети разрешено зона е отделена от тази достатъчно широк Bandgap. В Bandgap съответства DE³3 ЕГ;
б) проводници. При Т = 0, валентната зона е запълнена с електрони частично. Следваща незаети разрешено зона е отделена от тази лента празнина, ширината на която съответства на DE
1 ЕГ; представлява специфична група проводници алкалоземни метални елементи, чиито валентност лента се припокрива свободната зона (на проводимост), в резултат на непълно попълнено зона;
в) полупроводници. При Т = 0 за всички зони, съдържащи електрони, електроните са запълнени изцяло. Следваща незаети разрешено зона е отделена от тази достатъчно широк Bandgap. В Bandgap съответства DE<3 эВ (
Един вътрешен полупроводников - химически чисти полупроводникови елементи и съединения като INSB, GaAs, CD и др.
Присъщи проводимост на полупроводници - проводимостта на присъщите полупроводници.
Електронни проводимост на полупроводници (проводимост п - тип) - проводимост на присъщите полупроводници поради електрони.
"Дупка" (quasiparticle) - свободен състояние се среща в валентната зона поради преминаването на електрони от една зона в друга зона.
полупроводника на дупка проводимост (р проводимост - тип) - проводимост на присъщите полупроводници, поради отворите (квазичастици).
Развълнуван проводимост на присъщите полупроводници - проводимостта на полупроводници, причинени от външни фактори (повишена температура, излагане, силни електрически полета и т.н.).
В Ферми енергия в присъщата полупроводника е енергията на който възбужда електрони и дупки появява:
където DE - енергия, съответстваща на Bandgap.
Концентрацията на електрон в проводимата зона
където Е2 - енергията, съответстваща на долната граница ( "дъното") на лентата проводимост;
EF - енергията на Ферми;
Т - термодинамична температура;
к - е Болцман константа;
С1 - постоянна в зависимост от температурата и проводимост ефективна маса на електрона.
Ефективно маса - количество, имащ размер на маса. Тя характеризира динамичните характеристики на проводни електрони и дупки. То взема предвид въздействието върху електроните на проводимост, не само външното поле, но също така периодично кристал областта на вътрешния и да обмислят тяхното движение в областта на външните действия, тъй като движението на свободни частици без да се отчита взаимодействието на проводни електрони с решетка.
Концентрацията на дупки в валентната зона
където С2 - постоянна в зависимост от температурата и ефективната маса на отворите;
Е1 - енергия, съответстваща на горната част на валентната зона.
Ферми-Дирак функция на разпределение за присъщите полупроводници, като се вземат предвид принципа на Паули изключване:
където Е - енергия на това ниво.
Максуел-Болцман функция разпределение (когато Е - EF >> КТ)
Проводимостта на присъщите полупроводници
където g0 - постоянна характеристика на полупроводника.
Електрическото съпротивление на присъщите полупроводници
Онечиствания полупроводници - полупроводник с примес проводимост.
Примес проводимост се дължи на присъствието на различни примеси: интерстициални и заместители атома; термични (атомни празни места или интерстициална), механични (размествания, пукнатини и т.н.) дефекти. Примери са силиций и германий, в която атоми с валентност въведен различен от валентността на атомите на основния модул.
Електронни примес проводимост (п-тип проводимост) е резултат от въвеждането на примеси атоми, които са различни от основните атоми валентността, по-голямо от единица.
Донори - примесни атоми, които са източници на електрони.
енергийни нива донори - енергийни нива, съответстващи на онечистването от донор.
примес полупроводника на дупка проводимост (р-тип проводимост) е резултат от въвеждането на примеси атоми, които са различни от основните атоми валентността, по-малко от един.
Акцептори - атоми, вълнуващи електрони от валентната групата на полупроводника.
енергийни нива акцептор - енергийни нива, съответстващи на акцептор.
Основните свойства на полупроводникови устройства, използвани в електрически вериги: токоизправители, фотоелектричния.
Коригиране свойства на полупроводникови устройства се дължи на създаването на контакт р- и N- региони на проводимост примеси атома (донори и акцептори). В резултат на тънък бариерен слой изчерпани настоящите носители (N- и р-центрове). В интерфейса между р- и п-проводимост домени наблюдава електростатичен потенциал скок Dj, които в зависимост от посоката на външно електрическо поле или намалява (посока на потока) или увеличения (не по посока на потока). Полупроводникови елементи, които имат този имот се наричат полупроводникови диоди.
Фотоволтаичните свойства на полупроводникови устройства, поради увеличаване на тяхната електрическа проводимост под въздействието на електромагнитно излъчване. В резултат на това има вътрешна photoconductivity - електрони и дупки. Тези свойства на полупроводникови устройства са свързани както към свойствата на основния материал и примеси, съдържащи се в него.
Условие за възникване на photoconductivity на полупроводникови устройства:
а) за собствени полупроводници
б) за полупроводника на примес
където ч - Планк константа;
п - честота на емисиите;
DE - Bandgap;
DEN - активиране енергия на примеса атоми.
Red photoconductivity граница - дължина на електромагнитна радиация, дължина на вълната (честота), в която е възможно photoconductivity:
а) присъщите полупроводници (съответстващи на видимата част на спектъра)
б) за примес полупроводникови (съответстващи на инфрачервения)
където l0 - електромагнитно излъчване с дължина на вълната;
с - скоростта на светлината във вакуум.
Excitons - Свързани електрон-дупка държавни (квазичастици), произтичащи от действието на електромагнитно излъчване с енергия по-малко от енергията на групата празнина. Excitons са електрически неутрални.
Екситона усвояване - усвояване на електромагнитна радиация в резултат на excitons. Това не е съпроводено с увеличаване на photoconductivity на полупроводници.
Функцията за работа - физическа величина е числено равно на Ферми енергия, която трябва да бъде изразходвано за отстраняване на електрон от твърдо или течно вещество в вакуум (в състояние с нулева кинетичната енергия).
където А1. А2 - електронен работа функцията на контакт на метали;
д - таксата за електрон.
къде. - Fermi енергия за металите са в контакт.
Няколко метали Волта - последователност в подреждането на метали: Al, Zn, Sn, Pb, Sb, Bi, Hg, Fe, Cu, Ag, Au, Pt, Pd. Особеността на тази серия от метали е, че при всяка от предходните контакт с един от следните метали е положително заредена.
Експериментални закони А. Волта:
4.6. термоелектрически явления
Термоелектрически явления - набор от физически явления, дължащи се на връзката между термични и електрически процеси в твърди проводници (метали и сплави), причинени от липсата на термично равновесие в потока на носители на заряд.
1. Външен вид Зеебек - поникване на електродвижещо напрежение в електрическата верига, състояща се от хетерогенна серия свързани проводници, между които контактите имат различни температури. В резултат на това е налице частично преобразуване на топлината от горещия до студеното тяло, енергията на термоелектрически ток. В този топлоелектрическа е право пропорционална на разликата в температурите в контактите:
където Е - топлоелектрическа (TDES);
а - Teds характерен коефициент;
2. Pelletier явление се крие във факта, че при преминаване през контакта на две различни метали от електрически ток, в зависимост от посоката, или се освобождава от количество на поглъщане на топлина, която е пропорционална на тока, т.е.
където на QP - количество освободен или абсорбира в проводник на топлина;
Т - температура на контакта (възел);
А1. а2 - Teds характеристични коефициенти на металите;
I - на електрическия ток през контакта.
3. Thomson явление - изолиране или поглъщане на топлина в проводник с ток, по който има температурен градиент, който се среща в допълнение към Joule топлина. В този случай,
където QS - количество освободен или абсорбира в проводник на топлина;
S - Thomson коефициент в зависимост от схема материал;
(Т1 - Т2) - разлика в температурата в тези точки проводника
I - тока в проводника;
т - време на текущата съществуването на проводника.
5. електромагнитни явления
5.1. Магнитното поле и неговите характеристики. Основни понятия и закони
Магнетостатиката - разрез на електромагнитната теория на полето, който изследва свойствата на стационарния магнитното поле (постоянните електрически токове или области на постоянните магнити), както и движението на заредени частици в стационарната магнитното поле.
Теорема поле равностойност магнитни такси и области на постоянни електрически ток (теорема на Ампер) × - магнитното поле е изключително тънки плоски магнити ( "магнитен лист"), образуван от идентично ориентирани елементарни магнити са по същия начин са проведени полеви затворен (кръгла) Онлайн ток, преминаващ през веригата на магнита ,
Makrotoki - методично придвижване на електрически заряди в проводника.
Микротокове поради наличието атома вещество електрони орбита ядрата при висока скорост (
15 октомври и 1). всеки движението на електрона е еквивалентен на един затворен кръг с ток.