Питання 68. Властивості провідникових матеріалів

До найважливіших параметрів, що характеризує властивості провідникових матеріалів, відносяться:

1) питома провідність g або зворотна їй величина - питомий опір r; 2) температурний коефіцієнт питомого опору ТКR або ar; 3) коефіцієнт теплопровідності GТ; 4) контактна різниця потенціалів і (термо-ЕРС); 5) робота виходу електронів з металу,

Питома провідність і питомий опір провідників. Зв'язок щільності струму J (в амперах на квадратний метр) і напруженості електричного поля (у вольтах на метр) в провіднику дається відомою формулою: J = gE, g параметр провідникового матеріалу, званий його питомою провідністю: не залежить від напруженості електричного поля Е. r = RS / l

Діапазон значень питомого опору r металевих провідників досить вузький: від 0,016 для срібла і до приблизно 10 мкОм*м для залізохромалюмінієвих сплавів.

Для різних металів швидкості хаотичного теплового руху електронів vT (при певній температурі) приблизно однакові. Всі чисті метали характеризуються найменшими значеннями питомої опору; домішки, спотворюючи грати, призводять до збільшення r.

Температурний коефіцієнт питомого опору металів. Число носіїв заряду в провіднику при підвищенні температури практично залишається незмінним. внаслідок посилення коливань вузлів кристалічної решітки із зростанням температури з'являється все більше перешкод на шляху направленого руху вільних електронів під дією електричного поля. Температурний коефіцієнт питомого опору металів,

TKr = ar = (1 / r) (dr / dT), ar - так званий середній температурний коефіцієнт питомого опору. При переході з твердого стану в рідкий у більшості металів спостерігається збільшення питомої опору r.

Теплопровідність металів. За передачу теплоти через метал в основному відповідальні вільні електрони. Коефіцієнт теплопровідності gT металів набагато більше, ніж коефіцієнт теплопровідності діелектриків. Це виражається законом Вчдемана-Франца-Лоренца: gT / g = LoT, де Т -термодінаміческая температура, К; Lo-число Лоренца.

Термо-ЕРС сила. При зіткненні двох різних металевих провідників між ними виникає контактна різниця потенціалів. Причина появи цієї різниці потенціалів полягає у відмінності значень роботи виходу електронів з різних металів, а також у тому, що концентрація електронів, а отже, і тиск електронного газу у різних металів і сплавів можуть бути неоднаковими. Контактна різниця потенціалів між металами А і В дорівнює: UAB = UB - UA + (kT / e) ln (n0A / n0B)

Температурний коефіцієнт лінійного розширення провідників. Цей коефіцієнт, цікавий не тільки при розгляді роботи різних сполучених матеріалів в тій чи іншій конструкції. Він необхідний також і для розрахунку температурного коефіцієнта електричного опору проводу ТКR=aR=ar-al;

Дата добавления: 2015-05-07