51.Зонна структура металiв.Напiвпровiдникiв та дiелектрикiв.

Зонная теория твёрдого тела — квантовомеханическая теория движения электронов в твёрдом теле.

1)проводники — зона проводимости и валентная зона перекрываются, образуя одну зону, называемую зоной проводимости, таким образом, электрон может свободно перемещаться между ними, получив любую допустимо малую энергию. Таким образом, при приложении к твердому телу разности потенциалов, электроны смогут свободно двигаться из точки с меньшим потенциалом в точку с большим, образуя электрический ток. К проводникам относят все металлы.

2)диэлектрики — зоны не перекрываются и расстояние между ними составляет более 3.5 эВ. Таким образом, для того, чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости требуется значительная энергия, поэтому диэлектрики ток практически не проводят.

3)полупроводники — зоны не перекрываются и расстояние между ними составляет менее 3.5 эВ. Для того, чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости требуется энергия меньшая, чем для диэлектрика, поэтому чистые (собственные, нелегированные) полупроводники слабо пропускают ток.

52.Електропровiднiсть металiв.Робота виходу електронiв з металу.Термоелектронна емiсiя

Електропровiднiсть металiв Ещё задолго до открытия электронов было экспериментально показано, что прохождение тока в металлах не связано, в отличие от тока в жидких электролитах, с переносом вещества металла. Опыт состоял в том, что через контакт двух различных металлов, например золота и серебра, в течение времени, исчисляемого многими месяцами, пропускался постоянный электрический ток. После этого исследовался материал вблизи контактов. Было показано, что никакого переноса вещества через границу не наблюдается и вещество по различные стороны границы раздела имеет тот же состав, что и до пропускания тока. Эти опыты показали, что атомы и молекулы металлов не принимают участия в переносе электрического тока, но они не ответили на вопрос о природе носителей заряда в металлах.

Робо́та ви́ходу — найменша кількість енергії, яку необхідно надати електрону для того, щоб вивести його з твердого тіла у вакуум.

Робота виходу є характеристикою речовини.

Як і будь-яку іншу енергетичну характеристику роботу виходу можна вимірювати в джоулях, але це непрактично. Зазвичай роботу виходу заведено вимірювати в електронвольтах.

Негативно заряджені електрони притягаються до позитивно заряджених ядер атомів. У твердих тілах, зокрема металах, частина електронів відносно вільна — не зв'язана із конкретними атомами. Проте ці електрони зв'язані із загальною структурою металу.

Термоелектронна емісія — явище зумовленого тепловим рухом вильоту електронів за межі речовини.Термоелектронна емісія суттєва для функціонування вакуумних ламп, в яких електрони випромінюються негативно зарядженим катодом. Для збільшення емісії катод зазвичай підігрівається ниткою розжарення.

53.Надпровiднiсть.Ефекти Мейснера та Джозефсона

Надпровідність — квантове явище протікання електричного струму у твердому тілі без втрат. Явище надпровідності було відкрито^[1] в 1911 році голландським науковцем Камерлінґ-Оннесом, лауреатом Нобелівської премії 1913 року. Усього за відкриття в області надпровідності було видано п'ять Нобелівських премій з фізики: в 1913, 1972, 1973, 1987 та 2003 роках.

Явище надпровідності існує для низки матеріалів, не обов'язково добрих провідників при звичайних температурах. Перехід до надпровідного стану відбувається при певній температурі, яку називають критичною температурою надпровідного переходу. Надпровідність, проте, може бути зруйнована, якщо помістити зразок у зовнішнє магнітне поле, яке перевищує певне критичне значення. Це критичне магнітне поле зменшується при збільшенні температури.

Явище надпровідності — макроскопічне (видиме) проявлення квантової природи речовини: атомів та електронів.

Ефект Мейснера - це явище швидкого затухання магнітного поля в надпровіднику.

Надпровідник є ідеальним діамагнетиком. У магнітному полі в надпровіднику індукуються макроскопічні струми, які створюють власне магнітне поле, що повністю компенсує зовнішнє. Це явище, відкрите^[1] в 1933 році німецькими фізиками Вальтером Мейснером та Робертом Охзенфельдом отримало назву ефекта Мейснера.

Ефект Мейснера руйнується в сильних магнітних полях. В залежності від типу надпровідника надпровідний стан при цьому або зникає повністю (т. зв. надпровідники першого роду), або ж надпровідник розбивається на нормальні й надпровідні області (надпровідники другого роду).

Пояснення ефекту Мейснера було наведено в теорії Лондонів (1935 рік) - першій теорії надпровідності, яка була повністю феноменологічною.

Ефектом Мейснера пояснюється левітація надпровідника над сильним магнітом (або магніта над надпровідником).

Эффект Джозефсона — явление протекания сверхпроводящего тока через тонкий слой диэлектрика, разделяющий два сверхпроводника. Такой ток называют джозефсоновским током, а такое соединение сверхпроводников — джозефсоновским контактом.

Различают стационарный и нестационарный эффекты Джозефсона.