![]() Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву ![]() Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Равновесное состояние электронного газа в проводнике в отсутствие электрического поля.
В отсутствие электрического поля электронный газ в проводнике нахо-дится в равновесном состоянии и описывается равновесными функциями распределения. Для вырожденного газа ею является функция Ферми– Дирака (рис. 5.1.1,а), для невырожденного газа – функция Максвелла–Больцмана (рис. 5.1.1,б). Из рис. 5.1.1 видно, что графики этих функций симметричны относительно оси ординат.
Это указывает на то, что количество электронов в проводнике, движущихся в противоположных направлениях, всегда одинаково, а их средняя скорость в любом направлении равна нулю. Этим объясняется тот факт, что в проводнике, содержащем сколь угодно большое количество свободных электронов, электрический ток не возникает. Установление равновесия электронного газа происходит в результате взаимодействия электронов с дефектами решетки, которое сопровождается обменом энергии и импульса. Такими дефектами являются прежде всего тепловые колебания решетки (фононы) и примесные атомы. Взаимодействие приводит к рассеянию электронов и установлению беспорядочного движения их в проводнике. При приложении к проводнику электрического поля Е в нем возникает электрический ток, плотность которого согласно закону Ома пропорциональна Е: J=σE (5.1.1) Как вы знаете, коэффициент пропорциональности σ называется удельной электропроводностью проводника. Возникновение тока в проводнике свидетельствует о том, что под действием поля электроны приобретают направленное движение и функция распределения их по состояниям изменяется. Такое направленное движение называют дрейфом электронов, а среднюю скорость этого движения – скоростью дрейфа Сила, действующая на электрон со стороны поля Скорость электрона должна бы была непрерывно возрастать, однако при своем движении электрон непрерывно сталкивается с дефектами решетки и, рассеиваясь на них теряет скорость приобретенную под воздействием поля. Действие решетки можно формально свести к действию силы сопротивления решетки
Здесь физический смысл коэффициента 1/τ проясним в дальнейшем, через mn – обозначена эффективная масса электрона. После включения поля скорость направленного движения электронов будет возрастать, и они будут двигаться ускоренно до тех пор, пока сила сопротивления
Так как заряд электрона отрицателен, то дрейф происходит в направлении противоположном Отношение скорости дрейфа к напряженности поля называют подвижностью носителей.
При постоянной напряженности поля Е скорость дрейфа, согласно (5.1.3), достигает постоянного значения. Это возможно лишь в том случае, если сила Выясним теперь физический смысл коэффициента τ. Предположим, что после того как скорость направленного движения электронов достигла стационарного значения VД(t) = VД ×е-1/t, (5.1.5) где VД(t) – скорость направленного движения электронов по истечении времени t после выключения поля. Из уравнения (5.1.5) следует, что τ характеризует скорость установления в системе равновесного состояния: чем меньше τ, тем быстрее возбужденная система приходит в равновесие. За время t равное τ скорость направленного движения электронов уменьшается в е» 2.7 раза. Время t называется временем релаксации. Для чистых металлов τ = 10-14с.
Движение электронов в кристалле удобно описывать, используя понятие длины свободного пробега. Средний отрезок пути l, который проходит электрон между двумя последовательными актами рассеяния, принимается за длину свободного пробега электрона. Учитывая полное число столкновений n, необходимое для полного прекращения направленного движения электрона, время релаксации можно записать как t = n×l /v (5.1.6) Тот факт что под действием электрического поля Из рис. 5.1.1 видно, что влияние внешнего поля
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-07; просмотров: 451; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.224.59.50 (0.006 с.) |