Оцените презентацию от 1 до 5 баллов!
Тип файла:
ppt / pptx (powerpoint)
Всего слайдов:
10 слайдов
Для класса:
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11
Размер файла:
86.31 kB
Просмотров:
66
Скачиваний:
0
Автор:
неизвестен
Слайды и текст к этой презентации:
№1 слайд
Содержание слайда: Лекция 1
Электропроводность твердых тел
№2 слайд
Содержание слайда: Проводники. Диэлектрики. Полупроводники
По способности проводить электрический ток среди твердых тел различают проводники, полупроводники и диэлектрики.
К проводникам относят материалы с проводимостью σ > 106 Ом-1см-1, как правило, это металлы, в которых высокая проводимость обусловлена большой концентрацией свободных электронов.
В диэлектриках концентрация электронов проводимости при комнатной температуре исчезающее мала, проводимость диэлектриков, как правило, носит ионный характер, значение проводимости σ < 10-10 Ом-1см-1
Полупроводники занимают промежуточную позицию, в зависимости от состава материала, температуры и концентрации примесей электропроводность полупроводников изменяется в широких пределах.
№3 слайд
Содержание слайда: Модель свободных электронов (теория Друде-Лоренца)
Основные идеи модели свободных электронов схожи с основными положениями молекулярно-кинетической теории. В модели свободных электронов считается, что электроны в проводнике ведут себя подобно идеальному одноатомному газу, взаимодействуя между собой и с ионами кристаллической решетки твердого тела только в процессе упругих соударений.
№4 слайд
Содержание слайда: Основные положения модели свободных электронов
Электроны в проводнике обладают всеми свойствами идеального одноатомного газа. В интервалах между столкновениями отсутствует взаимодействие электронов с другими электронами и ионами кристаллической решетки. В отсутствие внешних электромагнитных полей электрон движется прямолинейно с постоянной скоростью до очередного столкновения. Во внешнем поле электрон движется в соответствии с воздействием только этого поля, внутренние поля, создаваемые другими электронами и ионами не учитываются.
Столкновения являются мгновенными событиями, внезапно меняющими скорость электронов. При этом рассеяние электрона на электроне не вносит существенного вклада в общую диссипацию энергии. Предполагается, что основным механизмом рассеяния является столкновение электронов с неподвижными ионами кристаллической решетки.
№5 слайд
Содержание слайда: Основные положения модели свободных электронов
Вероятность столкновения в единицу времени w =1/τ , где τ – среднее время между двумя последовательными столкновениями, которое не зависит от пространственного положения электрона и его скорости.
Электрон приходит в состояние теплового равновесия с окружением через столкновения. Скорость электрона после столкновения не зависит от скорости электрона до столкновения, направлена случайным образом и соответствует температуре в данной области кристалла.
№6 слайд
Содержание слайда: Статическая электропроводность металлов
(тепловая скорость)
Теория Друде-Лоренца в рамках классического представления объясняет закон Ома и позволяет оценить сопротивление проводника.
Механизмом электросопротивления проводника считается потеря скорости электрона при столкновении с неподвижным ионом решетки.
Движение электронов в кристалле происходит со средней тепловой скоростью vT
№7 слайд
Содержание слайда: Статическая электропроводность металлов
(дрейфовая скорость)
Средняя скорость vd, которой достигает электрон под действием электрического поля напряженностью Е за время движения между двумя последовательными столкновениями, (эту скорость называют скоростью дрейфа) по значению существенно меньше тепловой.
№8 слайд
Содержание слайда: Статическая электропроводность металлов
(закон Ома и закон Джоуля-Ленца)
Рассматривая дрейф всего электронного облака под действием приложенного к проводнику электрического поля, придем к закону Ома
где удельная проводимость γ
n – концентрация электронов проводимости (считается, что каждый атом кристалла отдает по меньшей мере один электрон),
λ – средняя длина пробега электрона между двумя последовательными столкновениями.
Для конкретного металла в классической теории электропроводности концентрация электронов определяется с учетом валентности данного металла.
Классическая электронная теория электропроводности дает удовлетворительную трактовку и для закона Джоуля – Ленца
№9 слайд
Содержание слайда: Элементы зонной теории твердого тела
Ни классическая электронная теория электропроводности, ни квантовая теория, основанная на модели свободных фермионов, не может дать ответа на вопрос, почему одни тела являются полупроводниками, а другие проводниками или диэлектриками. Для ответа на этот вопрос необходимо, используя квантово-механический подход, рассмотреть сложный вопрос взаимодействия валентных электронов с атомами кристаллической решетки.
В общем случае такая задача является многочастичной и требует решения системы уравнений Шредингера для всех частиц, образующих кристалл. В общем виде решение такой задачи не представляется возможным в силу огромного количества (не менее 1023 переменных), а также вследствие соотношения неопределенностей. Поэтому задачи, связанные с поведением электронов в кристалле, решаются при некоторых упрощающих допущениях.
№10 слайд
Содержание слайда: Возникновение энергетических зон в кристалле
Уровни в изолированном атоме