Теплопроводность и тепловое сопротивление электронные

Решеточную теплопроводность металла при высоких температурах можно сравнить с тепловым сопротивлением, возникающим за счет Н-процессов [см. (7.3а)], а теплопроводность при низких температурах — с выражениями, которые можно вывести из (11.2) — (11-4). С помощью этих выражений решеточную теплопроводность можно представить через а) идеальную электронную теплопроводность при той же температуре, б) идеальную электропроводность при той же температуре, в электронную теплопроводность в пределе высоких температур. Соотношения между низкотемпературной электронной теплопроводностью и электрическим сопротивлением, а также [c.232]

Однако средняя величина частиц в данном случае не характерна, так как значения средних размеров для слоев значительной толщины учитывают и частицы тонкого внутреннего слоя, сильно сказывающиеся при подсчете величины среднего размера. Поэтому для отложений толщиной, превышающей 0,2—0,3 мм, основную роль в тепловом сопротивлении играют загрязнения, состоящие из относительно крупных частиц (порядка 2 мк а выше), тогда как для тонкого внутреннего слоя условия прохождения тепла определяются значительно более мелкими частицами (порядка 0,2 мк и ниже). Наличие в осевшей золе весьма мелких частиц подтверждается данными электронно-микроскопического и рентгеноструктурного анализа. Такие мелкие частицы, заполняя промежутки между крупными, определяют размер пор, а следовательно, и эффективную теплопроводность сыпучего слоя. [c.107]

В простых металлах длина волны электронов, участвующих в процессах переноса, мала (несколько десятых нм). Эти состояния находятся в узкой области вблизи ферми-поверхности, и их энергия слабо зависит от температуры. Для электронов в отличие от фононов эффективное сечение рассеяния на статических решеточных дефектах практически одинаково для всех электронов. Зто означает, что электрическое сопротивление, обусловленное дефектами, не зависит от температуры, а электронное тепловое сопротивление обратно пропорционально температуре (рассеяние обычно является упругим и приводит к достаточно заметному изменению волнового вектора электрона, которое в равной мере влияет как на электропроводность, так и на теплопроводность).. Расчеты сечений рассеяния на различных типах дефектов применимы для нахождения как электронной теплопроводности, так и электропроводности. Соответствующий вклад в электронное тепловое сопротивление можно найти по электрическому сопротивлению, используя закон ВФЛ эти вычисления здесь, обсуждаться не будут. [c.210]

При низких температурах тепловое сопротивление решетки вследствие рассеяния электронов меняется по закону тогда как электронная теплопроводность линейно зависит от температуры. Таким образом, решеточная компонента очень мала при достаточно высоких и достаточно низких температурах, однако она может быть значительной в промежуточной области температур. [c.215]

Решеточную теплопроводность в сплаве, как это было описано выше, можно довольно точно найти из эксперимента решеточную теплопроводность в чистом металле можно определить, экстраполируя результаты к нулевой концентрации примесей. Найденную таким способом решеточную теплопроводность и ее температурную зависимость интересно сравнить с теоретическими предсказаниями. Учитывая зависимость решеточного теплового сопротивления, обусловленного электронами, от средней длины свободного пробега электронов, проще всего провести вначале сравнение теории и эксперимента для чистых металлов, где величина 1е максимальна и теория возмущений лучше всего применима. [c.231]

W—экспериментальное значение теплового сопротивления, Wj—расчетное значение теплового сопротивления вследствие рассеяния на изотопах. Различие между экспериментальной кривой и экстраполированной прямой выше 700 К приписывается электронной теплопроводности. Расчетная величина теплового сопротивления вследствие рассеяния на изотопах составляет только 8% полного теплового сопротивления при 4UI) К, и- его относительный вклад убывает с увеличением температуры. Следовательно, даже при неточном определении этой величины можно сделать вывод о дополнительном механизме теплопроводности, действующем выше 700 К МР — точка [c.256]

Измерения теплопроводности особо чистого калия про водились вплоть до температур порядка 2°К[12]. Используя результаты табл. 5.21.1, разделить вклады в электронное тепловое сопротивление от фононного рассеяния и от дефектов. [c.38]

Роджерс [ Л- 33] обратил внимание на уменьшение теплового сопротивления контакта с ростом температуры, отмеченное в [Л. 2]. Им была создана специальная экспериментальная установка, позволяющая изменять направление теплового потока при сохранении контакта неизменным. Автор обнаружил, что тепловое сопротивление контакта стали с алюминием зависит от направления теплового потека теплопроводность от алюминия к стали выше, чем от стали к алюминию. Этот эффект исчезал при установке слюдяной прокладки между образцами. На основании этого автор связывает полученное явление с механизмом проводимости в точках металлического контакта. Когда металлы, имеющие различную величину работы выхода, находятся в контакте, создается потенциальный барьер, который уменьшает дрейф свободных электронов в одном направлении и увеличивает в другом [c.11]

Введение. В настоящем параграфе рассматриваются вопросы теплопередачи и соответствующие перепады температур в тепловой трубе. Последний может быть выражен через термические сопротивления соответствующей цепи (рис. 2-24). Как подвод, так и отвод теплоты от тепловой трубы может осуществляться теплопроводностью, конвекцией и тепловым излучением. Труба может также обогреваться индукционным способом, электронной бомбардировкой, а охлаждаться в результате эмиссии электронов. Дополнительные перепады температур появятся как в зоне испарения, так [c.51]

Зная удельное сопротивление, можно согласно закону Внде-мана — Франца оценить н коэффициент теплопроводности металла, обязанный рассеянию электронов иа тепловых колебаниях ионов решетки. Из (5.21) и (5.10) получаем в>Т) [c.90]

Остаточное сопротивление и примесная теплопроводность. . 86 5.3. Кинетика взаимодействия электронов проводимости с тепловыми колебаниями ионов решетки........................88 [c.223]

Соотношение (5.2) для энергии колебаний в моде частоты ю аналогично выражению для энергии фотонов (квантов света). Это позволяет рассматривать моду как квазичастицу, называемую тепловым фононом. Введение этого нового понятия является весьма плодотворным и, с математической точки зрения, значительно облегчает анализ тепловых колебаний кристаллической решетки. Представление о фононном газе в твердом теле широко используется при описании таких свойств, как теплоемкость, теплопроводность, тепловое расширение, электрическое сопротивление и др. В физике используются и другие квазичастицы плазмой (волна электронной плотности), магнон (волна перемагничивания), полярой (электрон + упругая деформация), экситон (волна поляризации среды). Эти квазичастицы являются модами соответствующих колебаний. [c.92]

Теплопроводность сплавов измерялась в различных лабораториях.В тех случаях, когда ее можно было разделить на электронную н решеточную части, последняя, определяемая взапмодействием свободных электронов с решеткой и поэтому меньшая теплопроводности неметаллов, оказалась в приближенном согласии с теорией Макинсона [61], если для сравнения бралось удельное тепловое сопротивление при низких, а не при высоких температурах. [c.225]

Исследование теплопроводноети металлов и сплавов представляет значительный интерес в связи с широким использованием их на практике. Во многих случаях, зная электропроводность, можно найти величину теплопроводности с помощью закона Видемана — Франца — Лоренца. Однако идеальное тепловое сопротивление очень чистых металлов в основном обусловлено рассеянием электронов на фононах, и в области промежуточных температур, как это обсуждалось в 1 гл. 11, закон ВФЛ для них перестает быть справедливым. Теплопроводность на самом деле оказывается меньшей, чем это следует из закона ВФЛ. В сплавах, с другой стороны, рассеяние электронов на примесях может быть столь велико, что электронная компонента теплопроводности достаточно ослабляется и становится существенной решеточная компонента. Поскольку в электропроводности такая компонента отсутствует, в случае сплавов закон ВФЛ дает заниженное значение теплопроводности. [c.213]

При очень низких температурах, когда рассеяние электронов происходит в основном на дефектах решетки, теплопроводность становится пропорциональной температуре и отношение y joT действительно равно Lo. Если предположить, что электронные тепловые сопротивления аддитивны (тепловой аналог правила Маттисена), то для нахождения идеального теплового сопротивления при низких температурах из измеряемого сопротивления нужно вычесть величину po/LoT, чтобы исключить вклад дефектов решетки. Если тепло- и электропроводности измеряются не на одном и том же образце, но с использованием тех же контактов, то несовпадение точных размеров образца в этих двух экспериментах может сделать такой метод несколько неточным, особенно при температурах, [c.219]

Эти методы можно продемонстрировать на примере предсказания электронного теплового сопротивления для сплава Си—10%2п, измерения для которого проводили Кемп и др. [115]. Они нашли, что р90к = 2,ЗЫО- Ом-м и ро= 1,94-10- Ом-м. Для меди известно, что тепловое сопротивление очень чистых образцов при 90 К равно 1 = 1,8 10 м К/Вт. Первый метод оценки электронной теплопроводности сплава при 90 К дает [c.229]

Поскольку расчетное значение электронной теплопроводности оказывается меньше измеренного, то сразу не очевидно, какие из этих расчетов верны. Отличие можно приписать как раз решеточной теплопроводности. Во многих практических случаях такое суммирование двух главных компонент электронного теплового сопротивления будет обеспечивать достаточную точность. Однако в экспериментах на разбавленных олово-кадмиевых сплавах (с содержанием кадмия меньше 1%) Карамаргин и др. [ИЗ] обнаружили весьма сложное поведение решеточной теплопроводности, определяемой по разности между полной измеренной теплопроводностью и рассчитанной электронной компонентой. Решеточная теплопроводность сначала росла с температурой от самой низкой температуры эксперимента (4,2 К), но затем она начинала быстро падать при какой-то определенной температуре для каждого образца. Таким образом, величина решеточной теплопроводности имела сильно различающиеся значения как раз там, где можно было ожидать, что она слабо зависит от концентрации примесей и определяется главным образом фонон-фонон-ными взаимодействиями. Те же авторы ранее [112] обнаружили в этом сплаве отклонения электрического сопротивления от правила Маттисена. Они определили для каждого образца при заданной температуре величину Арг, на которую измеренное электрическое сопротивление отличалось от суммы идеального сопротивления, находимого по измерениям на чистом олове, и остаточного сопротивления. Аналогичные отклонения от правила аддитивности, по предположению авторов, должны были происходить и для теплового сопротивления добавочное тепловое сопротивление находилось по формуле [c.230]

Хотя прямое влияние рассеяния на примесях устраняется путем экстраполяции результатов к нулевой концентрации примесей, лучше будет иметь некоторое представление о величине этого эффекта. Примеси оказывают наибольшее влияние на теплопроводность в промежуточной области температур, так как при высоких температурах главный вклад дают П-про-цессы, а при низких — электрон-фононные взаимодействия. Гарбер и др. [76] показали, что при 70 К тепловое сопротивление, обусловленное присутствием в меди 0,65% олова, составляет примерно 40% от теплового сопротивления, обусловленного П-процессами. Ниже 30 К начинает преобладать электрон-фононное рассеяние. Таким образом, спокойно можно считать, что в металлах обычной чистоты примеси не дают существенного вклада в решеточное тепловое сопротивление даже в области температур, лежащей между областями, где доминируют П-процессы и рассеяние на электронах. [c.232]

Карамаргин и др. показали, что для трех наиболее концентрированных сплавов на решеточную теплопроводность при самой высокой температуре в эксперименте (70 К) существенно влияет рассеяние на электронах, примесях и изотопах олова. Решеточная теплопроводность при 70 К не сильно различается для разных сплавов и при содержании кадмия 0,74% имеет значение 5 Вт/(м-К). Из формулы (7.3а) следует, что если бы основной вклад в тепловое сопротивление давали только и-процессы и он был пропорционален температуре, то соответствующая теплопроводность была бы равна 500/7, так что при 70 К она не превысит значения 7 Вт/(м-К), что действительно хорощо согласуется с экспериментом. [c.236]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...