Видове движение и законите за скоростта при тях


Категория на документа: Физика


Закон на Видеман-Франц – зависимостта къмто и гласи:

За всички метали отношението на коефициента на топлопроводност към специфичната топлопроводимост е пропорционална на абсолютната температура на метала.
Извод:
Топлопроводните и ел. характеристики на металите са свързани, понеже и двете се обуславят от свободните електрони.

31 тема

1. Изроден електронен газ
В квантовата теория на проводимостта на металите е- се разглеждат като намирщи се върху непрекъснат спектър на енергитичните нива на зоната на проводимостта.
Извън метала потенциалната енергия на електроните се приема за 0.
Движението на електроните се извършва в потенциалното поле на положителните йони на метала.
Когато Т=0°К тогава йоните не извършват топлинни трептения => специфичното съпротивление на металите е 0.
При Т>0°К специфичното съпротивление също става по-голямо от нула. Йоните започват да извършват топлинни трептения и тогава движещите се е- изпитват сили на съпротивление, като се отделя топлина.
Зоната на проводимост образува от енергитичните нива на външните ел. обвивки на атомите, които при нормална температура са само частично заселени с електрони. Токовите носители е- в зоната на проводимост могат да се предвижват свободно в целия обем на твърдото тяло и затова тези е—ни се наричат свободни.
Извод:
Електропроводимостта на твърдите тела се определя от количеството е-, които се намират в зоната на проводимостта. Когато се приложи външно ел. поле от тези свободни електрони се образуват токовете на проводимостта.
2. Валентна зона
Образувана е от по-вътрешни енергитични нива на атомите, които изграждат твърдото тяло. Електроните, които са енергитичното ниво на валентната зона, не могат да се предвижват при обикновени условия и не дават принос в проводимостта на твърдо тяло.

3. Забранена зона. Метали, полупроводници, диелектрици.
Разстоянието от най-ниското енергитично състояние на проводимостта до най-високото на валентността, определя ширината на забранената зона.
Извод 1:
За да бъде едно твърдо тяло ел. проводимо то трябва електрони от валентната зона да премине в зоната на проводимостта.

Извод 2:
Преминаването на електрони от валентната зона в тази на проводимост е възможнно, когато съответният електрон е получил някакво количество енергия.

В зависимост от ширината на забранената зона (а от там и на проводимата) твърдите тела се разпределят на метали, полупроводници и диелектрици.
а) диелектрици – ширината на забранената зона е голяма () и електроните от валентната зона не могат да преминат в зоната на прово-димост => в проводимата зона няма свободни електрони и не провеждат ел. ток.
б) полупроводници – ширината на забранената зона е много по-малка(). При тях при темпрература над абсолютната нула започва да заселва в зоната на проводимостта => полупроводниците имат ограничена проводимост, която зависи от температурата.
в) метали -...
При абсолютната нула зоната на проводимостта е заселена с електрони, тъй като те нямат никаква енергия, за да преминат в зоната на проводимостта. Двете зони са застъпени и се провежда ел. ток.

4. Ниво на Ферми
Това е най-високото енергитично ниво, заселено с електрони, при температура на абсолютната нула. То може да се окаже дори, че е по средата на забранената зона. Това е най-високото енергитично ниво, което може да се засели от е- при абсолютната нула.

33 тема

1. Полупроводникови кристали
Те са основа на съвременните информационни технологии, компютри и пр. Полупроводници: B, C, S, As, Te, Ge, Si, J и др. Най-излолзвани са Si, Ge, GaAs, SiC и др., които за да се използват за направата на интегрални схеми и електронни елементи (транзистори, диоди) се произвеждат като монокристали с висока степен на честота.
МОНОКРИСТАЛ – кристалната решетка не е нарушена в целия обем на кристала.
ПОЛУКРИСТАЛ – в обема на кристала се образуват микрокристали ориентирани хаотично.

2. Ефективна маса на токовите носители
Намирайки се в потенциалното поле на йоните на кристалната решетка, токовите носители с маса m се държат като частици с някаква друга маса m*, така както потопим 1 тяло във вода.
Извод:
Скоростта на движение на токовите носители в полупроводниците се определя от големината на външното поле E, също и от тяхната ефективна маса m*.
От всички широко използвани полупроводници най-бързо се движат токовите носители в GaAs и затова от него се правят всички в.ч. транзистори, ИС и пр. в GHz-вия диапазон.

3. Проводимост в полупроводниците. Електрони и дупки



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Видове движение и законите за скоростта при тях 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.