Классическая теория электропроводности металлов

Т Е!

Экспериментальные данные
13.2. Вывод законов Ома и Джоуля – Ленца в

Содержание лекции:

Сегодня: *

теории электронной проводимости металлов

металлов, законы Ома и Джоуля–Ленца.
Однако в ряде вопросов классическая

теплоемкость металлов, также как и молярная теплоемкость диэлектрических кристаллов, равна

ПРОВОДНИКОВ 14.1. Эмиссия электронов из проводников 14.1.1. Термоэлектронная эмиссия 14.1.2. Холодная и

Как только он пытается перейти границу «металл – вакуум», возникает

формируется двойной электрический слой с разностью потенциалов

занятом металлом объеме образуется потенциальная энергетическая яма
Так как

и совершить работу

от его термодинамического состояния и от состояния поверхности раздела.

эмиссией.

достаточно для преодоления сил кулоновского притяжения между отрицательно заряженным электроном

Эдисоном.

Это явление наблюдалось им в вакуумной лампе с двумя

практически отсутствует.
При повышении температуры катода в цепи катод –

Ia(Ua)
Uз– задерживающее напряжение при котором I = 0







Iн – ток

поля на свободные электроны в металле, называют холодной или автоэлектронной

вакуумной трубке, катодом которой служит острие, а анодом – обычный

и потенциалом U относительно анода равна

и

Дубне с использованием современных трековых методик. Острия – конусы высотой

При плотности тока 108 А/см2 и большой концентрации энергии 104

получить потоки электронов мощностью до 10 13 Вт с плотностью

катода и является, по существу, разновидностью термоэлектронной эмиссии.
Прекращение

катода.





Взрывная эмиссия электронов и эктоны играют фундаментальную

импульсных электрофизических установок, таких как сильноточные ускорители электронов, мощные импульсные

электронов из металла при действии на него электромагнитного излучения.

вместо разогрева катода, на него направляют поток фотонов или

умножители (ФЭУ). Схема прибора приведена на рисунке.

эмиссию, которая заключается в выбивании электронов из металла при бомбардировке

прохождении разности потенциалов между соседними эмиттерами.
Последний электрод называют коллектором.

проводников
Как показывает опыт, на контакте двух различных металлов

металлов.
Чем она больше, тем меньше вероятность перехода электронами границы

– 1827), который сформулировал два экспериментальных закона, известных как законы

зависит от химической природы и от температуры спаев.
2. Разность потенциалов на

этом ряду ниже потенциала предыдущего
Опыт Вольты по

принять, что потенциал за пределами металла равен нулю, то энергия

возникает избыточный переход электронов из второго металла в первый,

сравнению с n2, что порождает обратный избыточный поток электронного газа

потенциалов и ее зависимость от температуры называют прямым термоэлектрическим эффектом

в термопарах.

несколько килограммов
Эффективная демонстрация термоэлектрического тока может быть осуществлена в

2, показана на рисунке.





На концах термопары возникает термоЭДС :

– постоянная термопары:

при пропускании тока через термопару, ее спай поглощает или выделяет

действия которых основан на явлении Зеебека:
если спаи двух разнородных

измерения температуры.
В сочетании с

термоЭДС.
В результате их действия на вход измерительной системы фактически

способом.
Так, например, одно из отечественных предприятий наладило производство серии

температур, дешевизна, простота, удобство монтажа, возможность измерения локальной температуры, малая

Необходимость поддержания температуры холодного спая постоянной и нелинейность на некоторых участках.

для измерения температуры различных объектов, а также в автоматизированных системах

чистых беспримесных полупроводников.
Электронная и дырочная проводимость примесных полупроводников.

теллур, мышьяк и др.), огромное количество сплавов и химических соединений.

удельного сопротивления от температуры.

когда энергетическая зона, возникшая из энергетических уровней валентных электронов исходных

электронов энергетических состояний – зона проводимости.
Зона проводимости

способны получать дополнительную энергию, связанную с тепловым движением kT.

полупроводниковым материалом по мере повышения температуры полупроводника будет нарастать электрический

соседней пары, тогда дырка переместиться на новое место в кристалле.

In и дырочного Ip токов: I = In + Ip.

оказывается в собственном полупроводнике расположенным посередине запрещенной зоны.

очень небольшие количества примесей.
В металлах примесь всегда

введении примесей является отличие валентности атомов примеси от валентности основных

дырочную проводимости.
Электронная проводимость возникает, когда в кристалл германия

ковалентных связей с четырьмя соседними атомами германия.
Пятый

атомов полупроводникового кристалла, называется донорской примесью.
В результате

полупроводник, обладающий электронной проводимостью, называется полупроводником n-типа.

(например, атомы индия, In).

электронов ковалентные связи лишь с тремя соседними атомами германия.
На образование

акцепторной примеси в кристалле разрывается множество ковалентных связей и образуются

превышает концентрацию электронов, которые возникли из-за механизма собственной электропроводности полупроводника:

роль.
За последние три десятилетия они почти полностью вытеснили электровакуумные

слой, электрическое поле которого препятствует процессу диффузии электронов и дырок

в приборах, которые называются полупроводниковыми диодами.

Полупроводниковые диоды изготавливаются из

n–p-переходами называются транзисторами.
Транзисторы бывают двух типов: p–n–p-транзисторы и n–p–n-транзисторы.

p-типа, а созданные на ней две области – проводимостью n-типа.

В

рамках квантовой теории.




В 1908 г. голландскому физику Г. Камерлинг-Оннесу

При некоторой определенной температуре Tкр, различной для разных веществ, удельное сопротивление скачком уменьшается до нуля.

Камерлинг-Оннес в 1911 г. впервые в мире наблюдал исчезновение сопротивления

квантово-механическое объяснение природы сверхпроводимости (теория БКШ).

Было показано, что хотя

Это притяжение приводит к образованию связанных электронных пар –

Электрон, движущийся среди положительно заряженных ионов, поляризует решетку т.е.

наиболее важным их них является способность длительное время (многие годы)

Научный интерес к сверхпроводимости возрастал по мере открытия новых материалов с более высокими критическими температурами.

когда было обнаружено, что у одного сложного керамического соединения Tкр = 35 K.

сверхпроводимости керамических материалов до конца не выяснен.

Фарадея для электролиза.
Объединенный закон Фарадея для электролиза.

тока сопровождается переносом вещества.
Носителями свободных зарядов в электролитах являются

неорганических кислот, солей и оснований.

Прохождение электрического тока через электролит сопровождается

пропускании через него электрического тока. Электролиз является одним из важнейших

обоих знаков в противоположных направлениях.
Положительные ионы движутся к

М. Фарадеем в 1833 году.
Закон Фарадея определяет количества первичных

элементарный заряд e (q0 = ne), то выражение для электрохимического

для выделения на электроде одного моля одновалентного вещества.

Объединенный закон Фарадея

щелочей и т.д.)
получение металлов(литий, натрий, калий, бериллий, магний, цинк, алюминий,

современной техники, в аналитической химии, биохимии и т. д. В

и их очистки. Электролизом расплавленных сред получают алюминий, магний, титан,

Cхема электролитического рафинирования меди

на поверхность как металлических, так и неметаллических изделий при прохождении

относительно значительной толщины с различных как неметаллических, так и металлических

получение оксидных защитных пленок на металлах (анодирование);

электрохимическая обработка поверхности металлического