Количество носителей заряда при активационном и безактивационномхарактере
Для безактивационного механизма образования носителей заряда, который имеет место в металлах и электролитах. Энергия, необходимая для активации, мала (10-19эВ). Поэтому в них число носителей заряда определяется в основном количеством атомов в единице объёма.Что касается активационного механизма образования носителей заряда, то здесь существует другая система подсчёта, которая опирается на квантовую статистику. Предположим, что для образования носителей необходимо затратить энергию (дельте W). Количество нейтральных атомов и молекул, которые могут быть превращены в ионы составляет N0 в 1см3. Тогда без учёта процесса гибели носителей заряда число атомов, которые могут претерпеть акт ионизации N будет определяться: N равно А умножить N(0) на e в степене (-дельте W делен на kT), где А – коэффициент пропорциональности, зависит от материала (1…3).
40. Вывод основного уравнения электропроводности вещества.
Микроскопический подход
Рассмотрим процесс прохождения тока с молекулярно-атомарной позиции.
Предположим, что в 1 см3 данного проводника находится N носителей заряда. Они перемещаются по проводнику со средней скоростью направленного движения V(E) . При этом очевидно, что в течении одной секунды через любое сечение проводника пройдёт количество зарядов, находящееся с объёме между двумя сечениями, отстоящими друг от друга на расстояние, равное V(E) I=qNV=qNSV(E)
|
|
|
Согласно результатам, полученным в разделе, посвящённом подвижности, - V(E)=(буква u с хвостиком с лева)E , I=qNS(буква u с хвостиком с лева)E , qNSE(буква u с хвостиком с лева)=ESу
у=qN(буква u с хвостиком с лева) - основное уравнение электропроводности вещества.
Понятие энергетических зон. Классификация веществ
В основе зонной теории твердых тел лежат представления квантовой теории о том, что атом может находиться только в состояниях с определенной энергией. В основном стационарном (не изменяющемся со временем) состоянии атом имеет минимальную энергию и не излучает ее. При получении энергии атом переходит в возбужденное стационарное состояние
Совокупность близко расположенных энергетических уровней, образовавшихся в результате расщепления некоторого энергетического уровня изолированного атома, называется энергетической зоной или просто зоной.
Промежутки между энергетическими зонами называются запрещенными зонами, поскольку электрон не может иметь соответствующую энергию.
Если зона полностью заполнена, то переходы электронов в ней невозможны, а возможен, только при получении достаточной энергии, переход в следующую зону.
Полностью заполненная зона называется валентной, а частично заполненная или полностью свободная – зоной проводимости.
|
|
|
С точки зрения зонной теории твёрдого тела проводники(металы) представляют собой вещества, у которых валентная зона смыкается с зоной проводимости (может быть, перекрывается), то есть запрещенная зона отсутствует, что обуславливает лёгкость возникновения свободных носителей заряда.
С точки зрения зонной теории твёрдого тела, полупроводника имеют неширокую зону запрещённой энергии между валентной зоной и зоной проводимости. Эта запрещённая зона оказывает значительное влияние на свойства полупроводников. Условно можно сказать: запрещённая зона составляет 0,3 – 3 эВ
Из зонной теории известно, что ширина запрещённой зоны диэлектриков достигает 10эВ, следовательно, ионизация (отрыв электрона от атома) возможна только при очень больших энергиях (температура должна быть сравнима с температурой на поверхности Солнца), что на практике не возможно. Но, при температуре выше абсолютного нуля есть статистическая вероятность того, что электрон всё-таки приобретёт необходимую для отрыва энергию.
Классификация проводниковых материалов.Основы теории электропроводности металлов.
|
|
|
В настоящее время не существует общепринятой классификации проводниковых материалов. В физике, химии и технике проводящие материалы (как и все другие) классифицируются по различным признаками.
Приведём одну из возможных классификаций по нескольким признакам: состав, функции, проводимость.
Проводники:
1. металлы: материалы высокой проводимости, сплавы высокого сопротивления, сверхпроводящие материалы.
2. металические сплавы: материалы высокой проводимости, металлы и сплавы различного назначения, сплавы высокого сопротивления, сверхпроводящие материалы.
3. неметаллические проводники: сверхпроводящие материалы, проводящие модификации углерода, оксидные проводящие материалы, контактоллы, керметы.
Далее эти группы можно разбить на более мелкие, используя другие признаки классификации.
Механизм прохождения тока по металлам обусловлен движением свободных электронов, следовательно, проводники являются материалами с электронной проводимостью (первого рода). Проводниками второго рода называются электролиты, представляющие собой растворы кислот и щелочей.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 216; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!