Джоуль-Ленц заңының дифференциалдық түрі өткізгіштің бірлік көлемінен бірлік уақытта бөлініп шығатынжылуды анықтайды. Бұл мына өрнекпенанықталады:
w= σE2 = jE
12-лекция. Металдағы ток табиғаты.Металдардың өткізгіштігінің классикалық теориясы. Кедергінің температураға тәуелділігі. Жартылай өткізгіштің меншікті өткізгіштігі. Донорлар мен акцепторлар. Металдарда ток тасушылар қызметін электрондар атқарады. Мұны тәжірибе жүзінде Толмен мен Стюарт тағайындаған. Металдардың өткізгіштігінің классикалық теориясын электрондардың идеал газ моделіне сүйеніп Друде жасаған. Ол Ом заңы үшін мынадай өрнек алды:
Бұл теңдеуде электр өрісі кернулігінің алдында тұрған өрнек өткізгіштің меншікті өткізгіштігі болып тбылады. Классикалық теориядан мынадай екі қайшылық шығады: біріншісі, өткізгіш кедергісі, тәжірибе көрсеткендей, температураға пропоционал емес, оның екіден бір дәрежесіне пропорционал; екіншісі, электрон газының 1,5R-ге тең жылу сыйымдылығы.
Жартылай өткізгіштер деп өткізгіштігі металдар мен диэектриктер аралығындағы заттарды айтады. Жартылай өткізгіштерге периодты жүйенің төртінші тобының элементтері жатады. Жартылай өткізгіштерде зарядты тасушылар қызметін электрондар мен кемтіктер атқарады. Олардың электр өткізгіштігі температураның өсуімен артады. Таза жартылай өткізгіштерге бесінші топтың элементтерін қоссақ өткізгіштігі электрондық болатын зат аламыз. Мұндай қоспаларды донорлық қоспалар (n-типті өткізгіштер) деп атайды. Жартылай өткізгіштерге үшінші топтың элементтерін қоссақ өткізгіштігі кемтіктік болатын қопа аламыз. Мұндай қоспаларды акцепторлық (р-типті өткізгіштер) қопалар деп атайды.
13-лекция. Контактылық потенциалдар айырымы. Термоэлектрлік құбылыстар. Жартылай өткізгіш диод пен транзистор. Егер екі түрлі өткізгіштерді бір біріне түйістірсек олардың түйіскен жерінде контактілік деп аталатын потенциалдар айырмасы пайда болады. Ол мына шамаға тең болады:
мұнда еφ2 және еφ1 –екі металдағы электррондардың металдан шығу жұмысы;
е–электрон заряды; φ2 – φ1 контактілік потенциалдар айырмасы. Конактілік потенциалдар айырмасы ішкі және сыртқы болып екіге бөлінеді. Металдардағы (сондай-ақ жартылай өткізгіштерде) жылулық және электрлік процестер арасында белгілі бір байланыс болады. Сондықтан оларды термоэлектрлік құбылыстар деп атайды. Бұларға Зеебек, Пельтье, Томпсон құбылыстары жатады.
Зеебек құбылысы екі метал контактісінде пайда болатын термо э.қ.к. пен
температураны байланыстырады:
εтермо = αАВ( Т1 – Т2 )
мұнда αАВ – металл немесе жартылай өткізгіш жұбының меншікті термо э.қ.к.-і деп аталады. αАВ –нің мәні 10-5–10-3 В/К аралығында.Зеебек құбылысы температураны өлшеу үшін қолданылады.
Пельтье құбылысы Зеебек құбылысына кері құбылыс. Әр трлі металдар тізбегінен ток өткізгенде контактілерден жылу бөлініп шығады. Бөлінген жылу мына өрнекпен анықталады:
QАВ = ПАВ і t
мұнда ПАВ– Пельтье коэффициенттері деп аталатын пропорционалдық коэффициент (ток А буынынан Б буынына қарай бағытталған). Пельтье жылуы токтың бірінші дәрежесіне пропорционал. Ток бағыты өзгергенде Q таңбасы өзгереді, яғни жылу сіңіріледі. Пелтье коэффициенті мен термо-э.қ.к. коэффициентері арасында мынадай қатынас бар:
ПАВ = αАВ Т
Томсон құбылысы температура градиенті бар біртекті өткізгіш бойынан ток өткізгенде бөлініп шығатын жылуды көрсетеді:
мұнда τ – Томпсон коэффициенті, j – ток тығыздығы.
