Лекция Кіріспе. Электростатика. Зарядтың сақталу заңы. Кулон заңы. Электр өрісі. Өріс кернеулігі. Кернеулік вектор сызықтарының ағыны
Лекция 9. Қатты денелердің электр өткізгіштігі. Металдардағы ток табиғаты. Толмен мен Стюарт, Мандельштам және Папалекси тәжірибелері
жүктеу/скачать 0,95 Mb.
|
| Лекция 9. Қатты денелердің электр өткізгіштігі. Металдардағы ток табиғаты. Толмен мен Стюарт, Мандельштам және Папалекси тәжірибелері.
Металдардағы ток тасушылардың табиғатын анықтау үшін бірқатар тәжірибелер жасалған. Совет ғалымдары Мандельштам мен Папалекси 1931 жылы үдемелі қозғалатын өткізгішке жүргізілген тәжірибе арқылы, бұл тәжірибені сапалы түрде 1916 жылы Толмен мен Стюарт жетілдіріп, металдардағы ток тасымалдаушылар еркін электрондар екенін дәлелдеді. Друде металдағы еркін электрондар идеал газ молекулаларына ұқсас деп болжаған. Егер металл өткізгіште электір өрісін тудырса, онда өріс тарапынан электронға күш әсер етеді де үдеу алады. Сөйтіп, электрон еркін жүру жолында бірқалыпты үдемелі қозғалады да, еркін жүру жолының ақырында ; Электронның бағытталған қозғалысының орташа жылдамдығы ; ; электрондардың жылулық қозғалысының жылдамдығы ; Металл өткізгіштегі ток тығыздығы ; бұдан Ом заңының дифференциалдық формасы шығады. ; Өріс әсерінен электрон еркін жүру жолының соңында қосымша кинетикалық энергияға ие болады. Электронның тор ионымен соқтығысуы нәтижесінде бұл энергия толығымен торға беріледі де металдың ішкі энергиясы артып, қызады. Бірлік уақыт ішінде электрон тор түйінімен Z-рет соқтығысатын болса ; Егер электрондардың концентрациясы болса, онда бірлік уақытта рет соқтығысады да торға энергия беріледі. Бұл энергия өткізгішті қыздыруға жұмсалады. - Джоуль – Ленц заңының дифференциалдық формасы. Металдар электр тогын жақсы өткізумен қатар жылуды да жақсы өткізеді. Себебі жылу мөлшерін де тасымалдайтындар еркін электрондар. Тәжірибелер жүргізу нәтижесінде Видеман-Франц жылу өткізгіштік коэффициентінің электр өткізгіштік коэффициентіне қатынасы бірдей температурада барлық металдар үшін бірдей және температураға пропорционал артады. . Металдардың электр өткізгіштігінің классикалық теориясы бойынша ; Сонымен классикалық теория Ом мен Джоуль – Ленц заңдарын түсіндіре алды, сондай-ақ Видеман-Франц заңына сапалық түсініктеме берді. Мұнымен қатар бұл теория елеулі қиыншылықтарға кездесті. Бұл теория бойынша ~ қорытынды шығады, ол тәжірибе мәліметтеріне ~Т қайшы келеді. Классикалық теорияның екінші қиыншылығы – металдардың кг-атом жылу сиымдылығы 4,5. Шынында металдардың жылу сиымдылығы 3. Осындай сәйкессіздік түсініктемесін тек металдардың кванттық теориясы ғана бере алады. Металдарда. Басқа, температураның артуымен заряд тасымалдаушылар концентрациясы артатын өткізгіштер бар. Олар жартылай өткізгіштер. Жартылай өткізгіштердің тиым салынған зонасының ені 1,5-2 эВ. Жартылай өткізгіштерде температураның артуымен оның меншікті кедергісі кемиді, яғни электр өткізгіштігі артады. Мұнда электр тогын тасымалдаушылар электрондар мен кемтіктер. Ж.ө. Ge, Si, Se, InSв, GaSв, InAs, GaAs т.б. жатады. Егер жартылай өткізгіштерде n = p онда ол меншікті ж.ө. деп аталады. Қоспа ендіру арқылы алынған жартылай өткізгіштер қоспалы ж.ө. деп аталады. Жартылай өткізгіштер электрондармен қамсыздандыратын қосап донорлар, кемтіктермен қамсыздандыратын қоспа акцепторлар деп аталады. Егер n > p болса ж.ө. электронды немесе n – типті деп, егер p > n болса ж.ө. кемтіктік немесе р – типті деп аталады. Лекция 10 Металдар өткізгіштігінің классикалық теориясы. Асқын өткізгіштік туралы түсінік. Классикалық теорияның қайшылықтары. Жартылай өткізгіштердің меншікті өткізгіштігі. Донорлар мен акцепторлар. Жартылай өткізгіш-ң өткізгіш-ң температураға тәуелділігі. жүктеу/скачать 0,95 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|