0 «Три вещи» для запоминания прямо сейчас Микроскопическое выражение для плотности тока Закон Ома в дифференциальной форме

0 «Три вещи» для запоминания прямо сейчас Зависимость удельного сопротивления (удельной электропроводности) от температуры Металл ПП

1 Л.14 Электропроводность кристаллов и энергетические зоны Основные понятия и законы физики Проводники (резко отл) Полупроводники (похожи) Диэлектрики (похожи) Типы веществ по элек- трическим свойствам

2 Главное - не конкретные значения удельного сопротивления, а влияние примесей и температуры на электропроводность кристаллов Удельное сопротивление Определение удельного сопротивления Рабочая формула для однород- ного провода (неизменного поперечного сечения)

3 Влияние температуры и примесей на электропроводность металлов и полупроводников (ПП) ПРОТИВОПОЛОЖНО Металл ПП

4 Чтобы понять зависимость электропроводности от температуры надо знать Микроскопическое выражение для плотности тока в любом веществе Суммирование по всем типам носителей тока Заряд носителя типа i Концентрация носителей типа i Подвижность носителей типа i Определение подвижности носителя тока типа i

5 Микроскопическое выражение для плотности тока и закон Ома в дифференциальной форме Микроскопическое выражение для удельной электропроводности любого вещества

6 Металлы: носители тока – электроны проводимости Микроскопическое выражение для удельной электропроводности любого металла Чем выше температура, тем сильнее хаотическое движение, тем меньше подвижность электронов проводимости в металле

7 Сопротивление металлов растёт с увеличением температуры Металл

Полупроводники: носители тока – электроны проводимости и дырки Микроскопическое выражение для удельной электропроводности любого полупроводника 8 Электроны проводимости Дырки Концентрации носителей тока в ПП могут сильно зависеть от температуры

0 «Три вещи» для запоминания прямо сейчас Микроскопическое выражение для плотности тока Закон Ома в дифференциальной форме

0 «Три вещи» для запоминания прямо сейчас Зависимость удельного сопротивления (удельной электропроводности) от температуры Металл ПП

9 Диффузия примесной дырки Тепловая генерация собственных носителей Рекомбинация электрон- дырочной пары Концентрация носителей тока в ПП зависит от температуры и примесей Концентрация дырок и электронов проводимости сильно зависит от внешних условий. Она очень мала по сравнению с концентрацией атомов.

10 Зависимость удельной проводимости ПП от температуры ПП

Энергетические зоны в металлах и ПП – способ более глубокого понимания зависимости электропроводности от температуры и примесей Очень простые ямы – простые схемы уровней 11 ГО БГОППЯ

12 Атом – более сложная потенциальная яма для электронов – уровни сгруппированы в оболочки K, L, M, N (группы из 2-5 уровней) Целиком заполненные оболочки Частично заполненная оболочка Niveaus - Нивелир

13 Кристалл – много взаимодействующих атомов - ещё более сложная потенциальная яма для электронов – уровни сгруппированы в разрешённые зоны (группы из уровней) Целиком заполненные разрешённые зоны Частично заполненная разрешённая зона Между разрешёнными зонами – запрещённые зоны – нет уровней, не может быть электронов

1414 Самая верхняя из разрешённых зон, в которой есть электроны, – валентная зона – два варианта Валентная зона частично заполнена электронами – проводник (металл) ЗЗ Валентная зона целиком запол- нена электронами – полупроводник ЗЗ ВЗ=ЗП ВЗ ЗП

Распределение электронов проводимости в металле по энергетическим уровням. Энергия Ферми равна примерно 5 эВ для всех металлов 15

Типичные зонные диаграммы (ЗД) собственного ПП (iПП) при разных температурах: концентрация носителей тока увеличивается ВЗ ЗЗ ЗП 16

0 «Три вещи», которые теперь уже понятны, хотя бы отчасти Микроскопическое выражение для плотности тока Закон Ома в дифференциальной форме

0 «Три вещи» для запоминания прямо сейчас Зависимость удельного сопротивления (удельной электропроводности) от температуры Металл ПП