Өткізгіш материалдардағы физикалық процесстер, құбылыстар және эффектілер

   1. Өткізгіш материалдардағы физикалық процестер

   Металдардың – қатты өткізгіштер, электрондық теорияға сәйкес олар, кристаллды торлардан құрылған. Кристалдық тордың түйінінде оң иондар орналасқан, арасында еркін- электрондық газ. Металлдың электр және жылу өткізгіштігі электрондардың еркін жылжуымен анықталады.

   Металдардың электрондық теориясы бойынша өткізгіштігі эксперимен-талды жолмен табылады және электрондық заңдардың негізінде аналитикалық түрде баяндауға және түсіндіруге болады.

Металл өткізгіштердің негізгі мінездемелеріне мыналар жатады:

- меншікті өткізгіштігі және меншікті кедергісі ([pic 1]и[pic 2]);

- меншікті кедергінің температурасы коэффициенті (Т[pic 3]);

- меншікті жылуөткізгіштік ( [pic 4]);

- потенциалдар  айырмасының  контакті  және  термоэлектр  қозғаушы

күші;

- созылу кезіндегі беріктік шектігі және салыстырмалы созылу.

   Тұрақты қимасы (S) және ұзындығы (1), (р) өткізгіш үшін мына өрнек

бойынша есептеледі

   Металл өткізгіштік 200С температурадағы (р) мәндер диапазоны күміс

үшін 0.016 бастап және кейбір балқымалар үшін 10 мк Ом [pic 5] дейін құрайды.                             Металл өткізгіштердің (р) меншікті кедергісі, металдардың электронды

теориясына негізделіп, былай көрсетлуі мүмкін

мұнда m-электронның массасы;

       VΤ - электронның жылу қозғалысының орташа жылдамдығы;

       λОРT - электронның        тор        түйінімен        екі        рет        қақтығысуының

арасындағы еркін өтуінің орташа ұзындығы;

       е- электрон заряды;

       N- өткізгіштің бірлік көлеміндегі бос заряд тасымалдаушылардың саны.          Әртүрлі өткізгіштер үшін vт – шамамен бірдей. Болмашы ерекшеленеді және  N,   мысалы,  Cu  және  Ni  үшін  –  бұл  айырма  10%.  Өткізгіштегі

температура ұлғая отырып N саны өзгеріссіз қалады. Ұлғайған кезде to тор тораптарының тербеліс амплитудасы ұлғаяды. Бұл бағытталған қозғалыс жолында көп кедергі тудырады λср, және электрондардың қозғалмалылығы төмендейді. Сондықтан ρ металдар tо – ұлғаяды. Металл өткізгіштің (мыстың) типтік қисық өткізгіші t о байланысты 11.1 суретте көрсетілген,

[pic 6]

11.1 сурет - Мыстың ρ -ның t –тәуелділігі

-ның секіруі мыстың балқу температурасына сәйкес келеді (1083 оС). Температураның шағын ауқымдарында осындай тәуелділіктегі желілік – шамалап жақындатуға жол беріледі, және ρ шамасы бізді қызықтыратын температура ауқымында ∆t формуласы бойынша табылуы мүмкін.[pic 7]

                                                   ρt  = ρ0 (1 +αρ Δt),                              (11.3)

мұнда р[pic 8] мәні (11.3) теңдіктегі ([pic 9]) шамасы меншікті кедергінің орташа температуралық коэффициенті деп аталады

[pic 10]       (11.4)

   Қатты таза металдардың [pic 11] сан мәні идеал газ үлкеюнің температуралық

коэффициентіне жақын, [pic 12]           

   11.1.1 Термо ЭҚК. Екі металдың түйісуінен олардың арасында патенциал-дар айырмасы пайда болады. Металдардың электрондық теориясынан, А және В металдардың түйісу потенциалдар айырмасы мынаған тең