37. Электропроводность металлов.

Пусть внешнего электрического поля нет; возьмем метал. Проводник, тогда W e:

=> скорость направленного движения е вдоль какой-то оси х, то -

Распределение Ферми-Дир. Для скоростей графич. Будет иметь вид: (графическая иллюстрация)

Функция распределения по скоростям симметричн

а оси абсцисс, поэтому средняя скор. Движения е вдоль оси х равна «0»,=>направленное движение е в проводнике, поле отсутствует.

Теперь создадим внешнее электрическое поле в проводнике.

Каждый е проводника, оказавшийся в зоне проводимости получает некоторое приращение скор. В направл. Ох, => график смещается вправо, и теперь в направлении оси х появл-ся избыточная по отношению к равновесной компонента v е-на, кот. Назыв. Скор. Дрейфа. Этот направл. Дрейф и обусл. Эл-ий ток в проводнике. Если бы е были полностью свободны, то эта скор. и естественно с течением времени неограниченно возрастала. Однако, е в металле не явл-ся абсолютно свободными, они испытывают определенное воздействие со стороны крист. Решетки металла, это воздействие можно учитывать введя эффективн. Массу, опр-ая структуру тела и зон., эф. Масса может быть как >, так и < массы свободных е. Нужно учитывать существ.-ее е-анодное воздействие, а также возможные дефекты решетки кристалла. Все это вместе, скор. Дрейфа достигает некоторого постоянного стационарного значения.

На е одновременно действ. сила со стороны эл-го поля, кот. Стремится к неограниченному увелич. Скорости е-на. С другой стороны есть тормозящая сила.

В некоторый момент времени t, внешнее поле E отключается, тогда -отношен. Эффект. Массы к коэф-ту сопротивления; определяет время за кот. меняется в е раз. В соотв. Расчетах очень мала, для Cu j= А/ , то в меди =0,75* м/с, что в раз < v пешехода(1м/с).Порождающий ток практически не изменяет состояние е в зоне проводимости(ЗП).

Уменьшение подвижности е приводит к уменьшению электропроводности j=>к увелич. Удельного сопротивления ро.

38. Электропроводность собственных полупроводников.

В полупроводниках нет никаких примесей и дефектов- это собственный полупроводник.

В идеальном полупроводнике при Т=0К, все уровни заполнены, а ЗП пуста=> движен. В зонах невозможна и => электропроводн. Отсутствует. При возбуждении полупроводн. Такого, при условии, что W возбужд. Оказыв. > чем ширина Запрещенной Зоны(ЗЗ), между валентной зоной(ВЗ) и ЗП, часть е из ВЗ переходит в ЗП, оставляя ВЗ вакантное состояние-«дыры». Теперь е перемещаясь в ЗП создают е-ую составляющую тока, и дырки, перемещаясь в ВЗ создают дырочную компоненту тока, но при этом нужно учитывать, что дырки в ВЗ существуют только некоторое конечное время –«время жизни», оно обуславливает их рекомбинацией(воссоединении е и дырки при их встрече, и их взаимное исчезновение), причем при исчезновении происходит выделение W-ии, кот. Либо передается в виде кванта света.

Если ,но Т=const, число возбужд. Пар «е-дырка», равно числу рекомбинаций за ед. времени, в результате чего поддерживается равновесное состояние концентрации е и дыр, и в соотв. Полупроводниках всегда число е=концентрации дыр.

подвижности е и дырок оказывается неодинаковой, и их отношения для различного типа полупроводников от

Поэтому естественно, проводимость полупроводников в прямом направлении всегда>, чем в обратном ( всегда).

Число возникающих пар «е-дырка» -коэф. Не зависящ. От Т. -ширина ЗЗоны, между ВЗ и ЗП. -коэф. Рекомбинации.

В стационарном состоянии С увеличением температурой, подвижности как е так и дырок- уменьшается, т.к. увеличивается взаимодействие е и дырок с квантовым колебание кристаллической решетки, т.е. увелич. е- фононное взаимодействие. Это уменьшение подвижности ,т.е. явл-ся несущественным по сравнению с температурой изменением концентрации е и дырок, тогда , где , практически не зависит от температуры. Уровень Ферми в собств. Полупроводниках находится в середине ЗЗоны между ВЗ и ЗП. иллюстрация: