|
По своим электронным свойствам твёрдые тела разделяются на металлы, диэлектрики и полупроводники. Кроме того, при низких температурах возможно сверхпроводящее состояние, в котором сопротивление электрическому току равно нулю. |
Рис. 5 Металл
 e
|
Движение микрочастиц подчиняется законам квантовой механики. У связанных электронов, например в атоме, энергия может принимать только определённые к в а н т о в а н н ы е з н а ч е н и я. В твёрдом теле эти уровни эренгии объединяются в зоны, разделённые запрещёнными областями энергии (рис. 5). В силу принципа Паули электроны не скапливаются на нижнем уровне, а занимают уровни с разными энергиями. В результате может оказаться, что все уровни энергии в зоне будут полностью заполнены. Такое твёрдое тело является диэлектриком. Такое твёрдое тело является диэлектриком. Изменить энергию электрона можно только сразу на большую конечную величину (ширину запрещённой области, или, как говорят, энергитической щели
). Поэтому электроны в диэлектрике не могут ускоряться в электрическом поле, и проводимость при нулевой температуре (когда нет тепловых возбуждений) равна нулю(сопротивление бесконечно).
В металле, напротив, верхний заполненный уровень энергии лежит внутри зоны, энергия электронов может меняться почти непрерывно, и элктрическое поле создаёт ток. Кпорядоченное движение электронов вдоль поля накладывается на интенсивное хаотическое движение. Максимальная энергия электронов определяется их конецентрацией. В типичных металлах это величина порядка электронвольт. Соответствующая такой энергии температура » 104К! Так что даже при абсолютном нуле часть электронов в метале энергично движется и имеет огромную эффективную температуру. |
Рис. 6
 зона проводимости
запретная зона
  зона валентности
возбуждение электронов в полупроводнике |
Полупроводник - это тот же диэлектрик, но с малой величиной энергитической щели. Тепловое движение может “забрасывать” электроны в свободную зону (она называется зоной проводимости в отличае от заполненной валентной зоны), где они уже ускоряются электрическим полем (рис. 6). Поэтому полупроводники обычно имеют небольшую проводимость, резко зависящую от температуры.На проводимость полуповодников можно также влиять, вводя специальные примеси.
|
