Driftul de electroni sub influența unui câmp extern - studopediya

După aplicarea pe conductorul de câmp electric E în ea un curent electric a cărui densitate în conformitate cu legea lui Ohm, este proporțională cu E:

Coeficientul de proporționalitate # 963; Acesta a numit conductivitatea conductorului. Se măsoară în ohmi -1 m -1. La bune conductoare, cum ar fi metalele, # 963; ≈ 10-10 iulie luna august ohm -1 · m -; au dielectrici bune # 963; ≈ 10 -12-10 -14 ohm -1 m -1. Acesta este adesea convenabil să nu folosească conductivitatea și rezistivitatea # 961; :

Rezistivitatea este măsurată în ohmmetre (ohm-m). În metale # 961; ≈ 10 -7 -10 -8 ohm · m, dielectrici y # 961; ≈ 10 12 -10 14 ohm-m.

Apariția curentului în conductorul indică faptul că câmpul determină electronii dobândesc mișcarea direcțională și funcția de distribuție a acestora asupra statelor sa schimbat. O astfel de mișcare direcțională numită derivă de electroni, iar viteza medie a mișcării - pentru Vd vitezei de drift. Am calcula.

Forța care acționează asupra electronilor de către câmpul E. Este F = - (. Figura 5.2) QE. Sub influența acestei forțe electronului ar trebui să se miște rapid, iar viteza ar trebui să crească în mod continuu. Cu toate acestea, în timp ce se deplasează de electroni se ciocnește cu defectele zăbrele fiind împrăștiate, pierderea de viteză dobândite sub influența câmpului. zăbrele de acțiune poate fi redusă în mod oficial la acțiunea forței de tragere experimentat de electroni, deoarece acestea se deplasează prin zăbrele. Această forță este proporțională cu viteza de electroni și direcția opusă pentru:

unde 1 / # 964; - factor de proporționalitate, sensul fizic al care va fi clarificată în continuare;

mn - masa efectivă a electronilor.

Utilizarea (5.3), ecuația mișcării direcțională a electronilor în zăbrele poate fi scrisă astfel:

(5.3 „), care după comutarea vitezei electronilor câmpului de mișcare îndreptate vor crește și se vor deplasa în sus rapid, atâta timp cât proporțională forței de rezistență la viteza de Vd (t). Nu va fi egală cu forța exercitată de câmp. Când aceste forțe devin egale, forța rezultantă ce acționează asupra electronului, iar accelerația mișcării sale va fi zero.

Pornind de la acest moment, direcția de mișcare de electroni se efectuează la o viteză constantă

Deoarece taxa de electroni este negativ, atunci derivei are loc în direcția opusă.

Raportul dintre viteza de drift la câmp se numește mobilitate purtătoare:

La o constantă a intensității câmpului E al ratei de drift, convenite dar (5.4) ajunge la o valoare constantă. Acest lucru este posibil numai în cazul în care forța F = - QE. câmp care acționează asupra electronului de compensare forță de rezistență Fc. În caz contrar, viteza de drift continuu să crească și chiar și pentru câmpuri mici ar putea fi în mod arbitrar. Conductivitate, în acest caz, ar fi infinit-end, iar rezistența electrică ar fi zero.

Un model similar ar avea loc la mișcarea electronilor liberi prin zăbrele perfect regulat cu potențial strict periodică. val electronic descrie comportamentul unui electron într-o rețea, să-l răspândească, practic, fără a slăbi-TION, ca un val de înmulțire lumină în mediu optic pro-transparent.

Cauza rezistenței electrice finite sunt toate perturbări posibile ale rețelei, provocând denaturarea periodicitatea capacității sale, care imprastie electron-electron-valuri și atenuarea fluxului de electroni direcțională, dar undele de difuzie a luminii similaritate și slăbirea fasciculului de lumină, atunci când pro-mersul pe jos-l prin mediul tulbure.