Informatii de baza de materiale conductoare
Pentru conductor de materiale includ substanțe, care este o proprietate de bază de conductivitate electrică. conductori electrici pot fi solide, lichide, cât și în condiții adecvate și gazele. Gaze și vapori, inclusiv și o pereche de metal la forte joase de câmp electric nu sunt conductori. Mai mult decât atât, în cazul în care intensitatea câmpului depășește o anumită valoare critică, care prevede începutul impactului și fotoionizare, gazul poate deveni un conductor cu electroni și ioni clorhidric conductivitățile. Toate materialele conductoare sunt împărțite în conductoare din primul si al doilea fel.
conductoarele solide sunt materiale conductoare critice, utilizate pe scară largă în electronică și inginerie electrică. Acestea includ metale și aliajele lor. Prin natura utilizării în materialele metalice arta electronice separate în metale de conductivitate ridicată și aliaje de înaltă rezistență.
Caracteristici ale comportamentului electronilor în metale.
În teoria clasică a electronilor de metale au fost introduse pentru gaz reprezentare electronică constând din concentrare itinerantă (liber) de electroni se presupune a fi egal cu numărul de atomi de metal per unitate de volum. Prin concepte și legi ale statisticii gaze obișnuite de gaze utilizate de electroni. o ipoteză de gaz de electroni a fost confirmată printr-o serie de experimente. Acesta nu este în totalitate ?? probleme e au fost rezolvate în termenii teoriei clasice de electroni de metale, deoarece au existat unele neconcordanțe cu datele experimentale. Οʜᴎ a constat din divergență curbe rezistivității temperaturii, observată experimental și disparitate teoretice obținute teoretic valori ale datelor experimentale specifice de metal de căldură.
Aceste contradicții pot fi explicate cu ajutorul mecanicii cuantice val. Conform acestei teorii, electronii din metale ar trebui să fie luate în considerare la temperaturi normale both''vyrozhdennyy „“ de gaz. În această stare, energia gazului este în mod esențial independent de schimbările de temperatură. mișcare termică se transformă greu energia electronilor, iar energia termică consumată pentru vibrațiile termice ale site-urilor cu zăbrele. Prin urmare, viteza termică medie a electronilor nu se schimbă cu temperatura. Viteza medie a electronilor direcționate mișcare de câmpul electric depinde de probabilitatea de coliziune a electronilor cu site-urile cu zăbrele, ceea ce duce la o reducere a vitezei medii.
Gazul electronic, care este într-o stare de degenerare, viteza de mișcare aleatorie a electronilor nu este determinată de temperatura corpului și concentrația de electroni liberi. In metalele se ajunge la circa 10 m 28 3. caracteristică datorită conexiunii metalice, ᴛ.ᴇ. substanțial toți electroni de valență ?? f din metale sunt gratuite. Astfel, energiile de electroni sunt diferite.
Toate nivelele cu energie mai mică decât nivelul Fermi cu o probabilitate mai mare de 0,5 sunt umplute cu electroni, și invers, cu niveluri mai mari de energie a nivelului Fermi, cu o probabilitate de 0,5 electroni liberi. ?? ix distribuite peste nivelele de energie ale electronilor pot fi reprezentate prin tragere 4.1.
Comportamentul electronilor în metale este descrisă de statistica Fermi-Dirac. La 0 K, concentrația de electroni este egal cu:
unde h - constanta lui Planck;
WF - nivelul de energie Fermi;
m ° - masa efectivă
Datorită faptului că gazul de electroni este în măsură să degenerării în conductivitatea electrică nu este în întregime participa ?? e electroni liberi, și numai cei a căror energie este mai mare decât energia Fermi. Sub influența câmpului electric trece electroni imprastiere la unghiuri mari in ciocnirile lor elastice cu zăbrele site-uri. Prin urmare, este în creștere exces de electroni rapizi care se deplasează în sens contrar direcției câmpului, și lipsa de electroni rapizi cu o direcție opusă a vitezei. Concentrația de electroni liberi din metale pure diferă ușor și este aproape independentă de temperatură ca în gazul de electroni degenerate, energia Fermi este schimbat ușor. Conform teoriei cuantice a conductivității metalului s este egal cu:
unde VT - viteză termică a electronilor;
e - sarcina unui electron;
n - numărul de electroni
# 955; par - înseamnă cale liberă de electroni, care depinde de temperatura.
Adică, așa cum se arată în (4.2), conductivitatea electrică a metalelor nu trebuie să depindă de temperatură. În acest caz, există o astfel de relație. Acest lucru poate fi explicat prin natura de undă a mișcării de electroni.
Din fizica este cunoscut faptul că electronii au o proprietate de particulă-undă dualitate. Adică, mișcarea de electroni pot fi considerate ca undele plane în mișcare. Câmpul potențial periodic, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ are rețea cristalină perfectă, o astfel de undă trebuie să călătorească fără pierderi (fără amortizare). Aceasta înseamnă că lungimea căii de electroni trebuie să fie infinit, atunci potrivit (4.2) și conductivitatea electrică de metal trebuie să fie infinit. Dar, în realitate, cristale de soare ?? când vei avea zăbrele defecte Locul de amplasare: dinamice - vibratii termice ale site-urilor de rețea cristalină și statice - dimensionale, Lin ?? defecte eynye zăbrele.
Aceste defecte vor juca rolul de puncte de dispersie care limitează lungimea căii libere de electroni, și, astfel, metalele au o rezistivitate finită. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, rezistivitatea conductori metalici depinde în primul rând pe drumul liber de electroni.
a se vedea, de asemenea,
Informații de bază despre materiale conductoare de materiale la materialele conductoare sunt substanțe Efectuarea, caracteristica principală care este conductivitatea electrică. conductoare electrice pot fi solide, lichide, și când. [Citește mai mult].