49. Элементы квантовой теории проводимости металла. Явл-ие сверхпроводимости

квантовая теория электропроводности металла – теория электропроводности, основывающаяся на квантовой механике и квантовой статистике Ф-Д. Удельная электрич проводимость металла , где l_F – средняя длина свободного пробега электрона, имеющего энергию Ферми, U_F- средняя скорость теплового движения электрона.

Состояние проводника, при к-ом его сопротивление равно нулю, наз сверхпроводимостью. Сверхпрводящее состоянию соотв-ет полному перекрыванию зон, т.е. зона уровней электропроводимости в металлах полностью перекрывается с валентной зоной, т.к.

50. Фононы. Теплоемкость кристалич. Решет.

Согласно корп-волн. дуализму свойств ве-ва, упругим волнам в кристалле сопоставляют фононы, обладающ. энергией . Фонон есть квант энергии звук. волны. Фононы явл. квазичастицами – элемент. возбуждениями, ведущими себя подобно микрочастицам. Квазичаст. существ. только в кристаллах. Свойства импульса фонона: при столк. фононов в крист. их импульс может дискретн. порциями передав. крист. решетке – он при этом сохраняется. Поэтому в случ. фононов говорят о квазиимпульсе.

Класс. теория не смогла объяснить завис. теплоемкости тв. тел от температуры, а квант. статист. решила эту задачу, колеб атомов в крист решетке не явл независимыми.

51. Энерг зоны в кристаллах. Мет, диэлектр, полупров в зонной теории тв тел.

Образ зонного энерг спектра в крист явл квант-мех эффектом и вытекает из соотн неопред. В крис валентные электроны атомов, связ слабее с ядрами, чем внутр электр, могут перех от атома к атому сквозь потенц барьеры. Энерг внеш эл может принимать значения в пределах разрешенных энергетических зон. Разрешенные энергетические зоны разд зонами запрещ значений, наз запр энерг зонами.

Р азличия в электрических свойстах твердых тел объясняются в зонной теории различным заполнением электронами разрешенных энергетических зон. Эти два фактора определяют отнесение данного твердого тела к проводникам электрического тока или к диэлектрикам. Необходимым условием возможности для того, чтобы твердое тело могло быть проводником, является наличие свободных энергетических уровней, на к-рые электрическое поле могло бы перевести электроны. Следует учитывать, что это поле может вызвать лишь внутризонные переходы электронов. Если зона не полностью занята валентными электронами, то твердое тело всегда является проводником электрического тока. Полупроводниками называются твердые тела, у которых валентная зона отдалена от пустой зоны проводимости ( при Т=0 К) сравнительно узким интервалом энергии dW, меньшим, чем у диэлектрических кристаллов. У кремния dW = 1,1 эВ

52.Собств и прим пров полупров.

С обств полупров явл хим чистые полупров, а их проводимость явл собств проводимостью. Пример (Ge, Se). при 0 К и отсут др внеш факторов собств пров ведут себя как диэлектрики. При повыш темпер Эл с верхних уров вал зоны могут перех на ниж уровни зоны проводимости. Пров собств полупров, обусловл электр, наз электронной проводимостью. . Пров собств полупров, обусловл квазичастицами наз дырочной проводимостью. В собств полупров ур Ферми нах в середине запр зоны. Удельн пров собсвт пол:

Пров обусл примесями наз примесной. Введение примесей искаж поле решетки, что пиводит к возн в запр зоне энерг уров валентых элетр примеси. Уров Ферми при 0К расп посередине между потолком вал зоны и акцепторным уровнем. Пров прим полкпров опред концентр примесей.

Чистые полупроводники обладают собственной проводимостью. В создании тока в равной мере участвуют свободные заряды двух типов : отрицательные - электроны и дырки - полож. В чистом полупроводнике концентрация свободных электронов и дырок одинакова. Примесная проводимость бывает двух типов : n-типа или электронная проводимость(возникает при перебросе электронов из валентной зоны в зону проводимости). Примесные атомы должны обладать большей валентностью, чем основные атомы полупроводника. Отсюда концентрация свободных электронов в проводниках n-типа гораздо больше, чем дырок. Примесные проводники р-типа обладают дырочной проводимостью. Примесные атомы меньшей валентности и, значит, дырок значительно больше, чем свободных электронов. Однако самые удивительные вещи происходят на границе соприкосновения двух этих проводимостей при протекании через нее эл. тока