1. Почему приложение модели идеального газа к электронам проводимости в металле оказывается неправомерным?
Возникли противоречия с опытами в вопросе о теплоемкости металлов, и классическая теория не смогла объяснить линейную зависимость между удельным сопротивлением и температурой. Эти противоречия были устранены в квантовой механике, где вместо классической статистики Максвелла-Больцмана к электронному газу была применена статистика Ферми-Дирака.
2.
Как объясняется механизм проводимости
в металлах на основе квантовых
представлений?
В квантовой теории твердых тел движение электронов проводимости рассматривается как процесс распространения электронных волн, которые рассеиваются на узлах кристаллической решетки и на примесных атомах.
3. Что называется температурным коэффициентом сопротивления металлов и полупроводников?
СЛОЖНО: Это величина, равная относительному изменению электрического сопротивления участка электрической цепи или удельного сопротивления вещества при изменении температуры на единицу.
ПРОСТО: Это отношение относительного изменения сопротивления к изменению температуры
Температурный коэффициент сопротивления характеризует зависимость электрического сопротивления от температуры и измеряется в кельвинах в минус первой степени (K−1).
4. Как зависит от температуры температурный коэффициент сопротивления металлов и полупроводников?
Для большинства металлов температурный коэффициент сопротивления положителен и слабо изменяется с изменением температуры: их сопротивление растёт с ростом температуры.
Для полупроводников без примесей он отрицателен (сопротивление с ростом температуры падает), поскольку при повышении температуры всё большее число электронов переходит в зону проводимости, соответственно увеличивается и концентрация дырок.
5. Как зависит от температуры сопротивление металла вблизи абсолюного нуля?
При очень низких температурах, близких к абсолютному нулю (-273 °С), сопротивление многих металлов скачком падает до нуля. Это явление получило название сверхпроводимости. Металл переходит в сверхпроводящее состояние.
6. Каким образом влияют примеси на сопротивление полупроводников и металлов?
Для металлов – несколько снижает проводимость или почти не влияет
Для полупроводников – даже незначительное изменение концентрации примеси способно радикально изменить сопротивление полупроводника.
7. Какие различия имеются в структуре энергетических уровней в кристаллах металлов и полупроводников?
8. Чем отличаются друг от друга полупроводники n- и p-типа?
Полупроводник n-типа имеет примесную природу и проводит электрический ток подобно металлам. Примесные элементы, которые добавляют в полупроводники для получения полупроводников n-типа, называются донорными.
Полупроводник p-типа, кроме примесной основы, характеризуется дырочной природой проводимости. Примеси, которые добавляют в этом случае, называются акцепторными.
9. чем отличаются друг от друга металлы и полупроводнкики?
Полупроводники отличаются от металлов механизмом электрического тока:
Электрический ток в металлах — это направленное движение электронов.
У чистых полупроводников электронно-дырочный механизм проводимости.
Удельное сопротивление полупроводников и металлов зависит от температуры по-разному (с понижением температуры сопротивление металлов падает, у полупроводников, напротив, с понижением температуры сопротивление возрастает и в близи абсолютного нуля они практически становятся изоляторами).
10. Почему полупроводники в области низких становятся изоляторами?
С понижением температуры их сопротивление значительно возрастает, поэтому вблизи абсолютного нуля они практически становятся изоляторами