40. Работа выхода электронов из твердого тела.

е, в случае неполного заполнения ими ВЗ, или в случае перекрывания ВЗ и ЗП, могут свободно перемещаться внутри тв. Тела. Однако, их выход за пределы тв. Тела(когда он обладает W>W поверхности тв. Тела).-если е будет нах-ся выше нулевого энергетич. Уровня. Выход за пределы тв. Тела затруднен для е некоторым поверхн. Потенциальным барьером на поверхности тела.

Предположим, что е покинул тело, тогда на пов-ти появл. Положит. Заряд, кот. Должен взаимодействовать с этим покинувшим е, стремясь его удержать в тв. Теле. Для того, чтобы окончательно покинуть тв. Тело нужно затратить некоторую работу на преодоление электромагнитн. Силы->нужно увелич. W е, эта работа и определяет высоту этого барьера на поверхности тв. Тела.

1 случай. Металл. –в большинстве ВЗ и ЗП перекрываются. иллюстрация

Термодинамич. A вых. Если Т=0К, тогда

Если , то . =>величиной kT для металлов принебрегают=> -энергия сродства.

2 случай. Собственный полупроводник.

иллюстрация

Термодинамич. Aвых. И W сродства могут принимать различные значения. -энергия сродства.

е могут нах-ся и в ЗП. Энергия сродства опред-ет красноволновую границу фотоэф. Для тв. Тела.

опред-ет поток е, покидающих тв. Тело при его нагреве вследствии явления термо-электронной эмиссии. Темп. Тв. Тела опр-ся кол-ом имитеруемых е. При достижении насыщения, величина тока будет зависеть только от темп. И не будет зависеть от величины напряжения. - ток насыщения.

41. Контактная разность потенциалов термоэлектричества.

Потенц. W е в одном металле>чем во втором. Часть е из 1 металла после соединения этих 2ух метал. На более низкие уровни энергии во 2ом металле=>1 мет. Теряет часть е, заряжается положительно, а 2 заряж. Отрицательно. Иллюстрация.

внутр. Контакт. Разность потенциалов,

Внутр. Контактн. Разность потенциалов.

n1,2-концентрация в ВЗ для материалов 1, 2.

Термоэлектричество.

При нагреве ,возник. Константная разность потенциалов : ; если мы находим результирующ. Величину и обозначим соотв. мы должны сложить и :

42. Явление сверхпроводимости

-действ. только для критической темп., при кот. Металл переходит в сверхпроводящее состояние. Явл-ие сверхпровод. Обнаружено Камерлинг-Онессом в 1911г для ртути.

Охлажденная ртуть дл Темп<Темп. Критической-удельное сопротивл. Скачком изменяется до 0.

Предположим, металл в узлах кот. Расположены положит. Заряжен. Ионы. В следств. Малого энергетич. Зазора между ВЗ и ЗП или их перекрывания е-проводимости могут свободно перемещаться по кристаллу.

е проводимости будут поляризовать кристал. Решетку, пытаясь сместить положит. Ионы к е. В результате происходит деформация решетки, и она увеличив. Плотность “+”зарядов в окрестностях поляризующих е-ов.=>поляризован. Область с повышенной плотностью поляризован. Заряда, в окрестн. А будет притягивать е, нах-ся в обл. В. Аналогичная обл. вокруг е В будут притягивать е обл. А, т.е. появл-ся некое электрич. Приближение между е-ми обл. А и В, в отличие от того, что они должны отталкиваться(классическая теория).Необходимо учитывать,что описываем. Нами взаимодействия, носят динамический хар-ер, т.к. е и поляриз. Нах-ся в постоянном движении в кристалле. А такое постоянное перемещение по кристаллу деформируемых областей приводит к возбуждению фононов(кванты колебат. Движения), кот. Также распространяются по кристаллу и также взаимодейст. С электронами. Фонон, возбужд. Е-ом, нах-ся в обл. А, может передать свою W-ию е-ну, нах=ся в обл. В,или наоборот такой обмен энергии е-ми, через фононы порождает так называемое обменное притяжение между е-ми, кот. При Т<Ткритич., оказыв. Значительно большим, чем электростатич. Отталкивании между е-ми.

3. Принципиальной особенностью такого притяжения явл-ся его парный хар-ер. Ибо т.о. взаимодейств. Только е с противоположно направленными спинами и теперь, при Т<Ткрит., свободные е в металле разбиваются на пары, зарядом =2*заряд электрона называющ-ся Куперовскими парами. При этом, среднее расстояние между е в такой паре составл. Величины от до ,что в раз >межатомных расстояний в кристаллах металлов. Образование куперовских пар приводит к перестройке энергетического спектра металла, т.к. неспаренные е подчиняются статистике Ферми-Дирока, а спаренные, для кот. Результирующ. Спин =0, => они не испытыв. Принципа запрета Паули, поэтому подчиняется квантовой статистике базы Эйнштейна, они могут занимать 1 состояние явл-ся энергетически наиболее выгодным, т.к. обладает наименьшей из допустимой статистикой энергией. При обычной электропроводн., е могут свободно менять свои состояния в ЗП, при взаимодейств. С фононами или дефектами решетки, результатом чего и явл-ся электрическое сопротивление.

4.Куперовские пары, под действ. электр. Поля получают направленную скорость, а также некоторо. Приращение энергии, кот. Оказыв. Одинак. Для всех пар, т.к. вероятность перехода на другие энергетич. Уровни ничтожно мала, что явл-ся следствием статистики базы Эйншт-на., то изменение энергии пар за счет их взаимодействия с тепловыми колеб-ями решетки очень маловероятно=>это значит перенос зарядо по проводнику без сопротивления е в куперовских парах, также связаны между собой величина W между е куперов. Пар=от 2 до 5 млЭВ,

Этой же величиной W-ии связаны Wп=kTкрит.,и предельные значения плотности тока в сверхпроводниках. Кинетические W-ии купер. Пар растут и достигают значений, сравнимых с энергией связи в парах. Когда Wk становится равной W-ии связи, купер. Пары распадаются и явл-ие сверхпроводимости исчезает. Предельная плотность тока, при кот. Реализуется св-во сверхпрвод., кот. Назыв. Критич. Плотности тока, достигает в современ. Сверхпроводн. Значения : , что в раз > чем у самых хороших не сверхпроводящих проводников.

5. Эффекты эл-ой индукции, запрещают возникновению магнитного поля в сверхпроводнике. Допустим, магнитное поле в сверхпроводн. =значению индукции какой-то В, Поле, будучи обусловленное внешним напряжен. Возросло. При этом, согласно законам электромагнетизма должен появиться индукционный ток. По правилу Ленца этот индукционный ток также создает магн. Поле, кот. Ослабляет внешнее магнитное поле. А поскольку сверхпроводниковые индукционные токи возник. Без сопротивления, то любое увелич-ие магн-го поля вызывает индукционный ток, кот. Полностью компенсирует внешнее поле. Этот компенсируюз. Индукцион. Ток, кот. Поддержив.-назыв. Экранируемым.

По мере увелич. индукции внешнего поля увелич. и этот экранирующ. Ток, тогда, когда плотность экранир. Тока достигает критич. Величины, сверх-проводн. Также исчезает. Для данного конекретного сверхпроводника критич. Ток и индукция уменьш. С увелич. Т по мере напряжения Ткрит., и ток и индукция стремятся к нулю.

Изготовл. электромагнитов. С помощью кот. Создаются сверх-сильные магнитные поля. Также сверхпровод. Материалы применяются в создании электро-генераторов их КПД высок.