26.Факторы, влияющие на удельное сопротивление металлов

Температурный коэффициент (ТК) какого-либо параметра z материала - это логарифмическая производная этого параметра по температуре: TKz=(1/z)*(dz/dT)=(d/dT)*lnz [К-1]. Удельное сопротивление металлов при повышении температуры возрастает. Следовательно, температурный коэффициент удельного сопротивления С понижением температуры могут уменьшаться частоты колебаний. Поэтому в области низких температур рассеяние электронов тепловыми колебаниями узлов кристаллической решетки становится не эффективным. Взаимодействие электрона с колеблющимися атомами лишь незначительно изменяет импульс электрона. В теории колебаний атомов решетки температуру оценивают относительно некоторой характеристической температуры, которую называют температурой Дебая (ѲД). Температура Дебая определят максимальную частоту тепловых колебаний, которые могут возбуждаться в кристалле ѲД = hvmax/k. Эта температура зависит от сил связи между узлами кристаллической решетки и является важным параметром твердого тела. При Т > ѲД удельное сопротивление металлов изменяется линейно с температурой ρ = ВТ. Примеси и другие структурные дефекты. Дефекты структуры подразделяют на динамические (временные) и статические (постоянные). Динамические дефекты возникают при механических, тепловых или электромагнитных, воздействиях на Кристалл, При прохождении через него потока частиц высокой энергии и т. п. Наиболее распространенным видом динамические дефектов являются фононы - временные искажения регулярности решетки, вызванные тепловым движением атомов. Среди статических дефектов различают атомные (точечные) и протяженные несовершенства. Атомные дефекты могут проявляться в виде незанятых узлов решетки — вакансий, в виде смещений атома из узла в междоузлие, в виде внедрения в решетку чужеродного атома или иона. К протяженным дефектам относятся дислокации, трещины, поры, границы зерен, микровключения другой фазы Причинами рассеяния электронных волн в металле являются и статические дефекты структуры, которые также нарушают периодичность потенциального поля кристалла. Поэтому при приближении температуры к абсолютному нулю сопротивление реальных кристаллов стремится к некоторому постоянному значению, называемому остаточным сопротивлением. Отсюда вытекает правило Маттиссена об аддитивности удельного сопротивления ρ = ρТ + ρОСТ, Исключение из этого правила составляют сверхпроводящие металлы, в которых сопротивление исчезает ниже некоторой критической температуры. Любая примесная добавка приводит к повышению ρ, даже если она обладает повышенной проводимостью по сравнению с основным металлом. Примесное рассеяние ограничивает длину свободного пробега электронов, которая в реальном проводнике определяется соотношением: 1/lср= 1/lсрт + 1/lсрп. Чем выше потенциал, тем сильнее различаются валентности примесных атомов и металла-растворителя (основы). Помимо есть собственные дефекты структуры – вакансии, атомы внедрения, дислокации, границы зерен. Концентрация точечных дефектов экспоненциально возрастает с температурой и может достигать высоких значений вблизи точки плавления. Кроме того, вакансии и междоузельные атомы легко возникают в материале при его облучении частицами высокой энергий, например, нейтронами из реактора или ионами из ускорителя. По измеренному значению сопротивления можно судить о степени радиационного повреждения решетки. Таким же образом можно проследить и за восстановлением (отжигом) облученного образца  = ρ300/ρ4,2. Деформация ρ = ρ0(1  s), изменение ρ при упругих деформациях объясняется изменением амплитуды колебаний узлов кристаллической решетки металла. При растяжении эти амплитуды увеличиваются» при сжатии – уменьшаются. Увеличение амплитуды колебаний узлов обуславливает уменьшение подвижности носителей зарядов и, как следствие, возрастание ρ. Уменьшение амплитуды колебаний, наоборот, приводит к уменьшению ρ.Пластическая деформация, как правило, повышает ρ металлов в результате искажения кристаллической решетки. При рекристаллизации путем термической обработки (отжига) ρ может быть вновь снижено до первоначального значения. Иногда наблюдающееся при деформациях сжатия уменьшение удельного сопротивления объясняется вторичными явлениями – уплотнением металла, разрушением оксидных пленок и т.д. При воздействии высоких гидростатических давлений характер изменения ρ у различных металлов может быть весьма различным: при этом могут наблюдаться повышения, понижения и обусловленные полиморфическими переходами (изменениями кристаллической структуры вещества) скачкообразные изменения ρ. Такие скачки ρ (висмута, бария, таллия, свинца и др.) при изменении гидростатического давления используют в качестве реперных точек при измерениях высоких давлений.