Электропроводность ионная электронная

Рассмотрение механизма диффузии и электропроводности в полупроводниковых кристаллах позволило Вагнеру сформулировать ионно-электронную теорию высокотемпературного параболического окисления металлов с образованием достаточно толстых окисных пленок и дать количественный расчет этого процесса. Ниже приводится в простейшем виде вывод уравнения Вагнера. [c.59]

Подробное рассмотрение физических процессов в полупроводниках завело бы нас слишком далеко в зонную теорию твердого тела. Поэтому ограничимся перечислением нужных нам свойств полупроводников без обсуждения механизма явлений. Хорошо (до 10" % и выше) очищенный от примесей полупроводниковый кристалл при комнатных температурах имеет ничтожно малую (по сравнению с металлами) электропроводность. Все электроны находятся в связанных состояниях. Для выбивания электрона ему надо сообщить энергию выше некоторой пороговой. Пороговая энергия имеет порядок 1 эВ (0,7 эВ для германия Ge и 1,1 эВ для кремния Si). В среднем на образование пары ионов в полупроводнике тратится энергия примерно 3 эВ — на порядок меньше, чем [c.503]

Подвижность электронов на много порядков больше, чем подвижность ионов. В диоксиде титана, например, подвижность электронов составляет примерно 10" mV( -B), тогда как подвижность ионов в алюмосиликатной керамике всего лишь 10" —mV( -B). В связи с указанным в диэлектрике G электронной электропроводностью концентрации электронов в 10 —10 раз меньше, чем концентрация носителей в диэлектрике с ионной электропроводностью, при одинаковом заряде носителей и одинаковом значении удельной проводимости. [c.38]

Некоторые особенности теплопроводности полупроводников заслуживают специального рассмотрения. В чистых полупроводниках теплопроводность при нормальных и низких температурах определяется главным образом решеткой и поэтому обнаруживает такое же поведение, как и в неметаллах, которое уже описывалось ранее. Введение небольшого количества примесей прежде всего уменьшает фононную теплопроводность, поскольку фононы начинают испытывать рассеяние на ионах примеси, а во многих случаях также и на электронах, появляющихся из-за наличия примесей. Последний тип рассеяния во многом отличается от рассеяния на электронах, образующих вырожденную систему, когда в рассеянии участвуют только электроны с энергиями, близкими к энергии Ферми. При достаточно сильном легировании полупроводника может стать существенной и электронная теплопроводность, но, если система электронов остается невырожденной, соотношение между электропроводностью и электронной теплопроводностью имеет иной вид, чем в обычном металле. Существует еще один дополнительный механизм переноса тепла в полупроводниках. Электрон-дырочные пары, образующиеся на горячем конце сносятся в направлении градиента температуры и рекомбинируют на холодном, конце. При этом происходит перенос по полупроводнику энергии ионизации пары. [c.253]

Исследования последних лет позволяют утверждать, что важную роль в процессе переноса электрического заряда в диэлектриках играет не только ионная, но и электронная электропроводность [8]. Электронный перенос заряда в отличие от ионных механизмов является стационарным процессом не только в переменных, но и в постоянных полях, так как между диэлектриками и электродами происходит обмен одинаковыми по физической природе носителями заряда (электронами). [c.42]

Ниже приведены значения удельной электропроводности некоторых оксидов при температуре 1000° С, которые обладают смешанной ионно-электронной проводимостью [c.20]

Обязательным условием для электрохимического старения керамики является участие в электропроводности хотя бы одного вида ионов диэлектрика. Если электропроводность чисто электронная, электрохимическое старение невозможно. [c.53]

Итак, окрашенные щелочно-галоидные кристаллы обладают не только ионной, но и электронной электропроводностью. Последняя обнаруживается при облучении светом в /-полосе (фотопроводимость) или при повышенной температуре. Возрастание концентрации /-центров при электрическом старении и уменьшение их концентрации при регенерации является основной причиной изменения тока, протекающего в этих условиях через щелочногалоидные кристаллы. При этом на втором этапе старения на ионную электропроводность накладывается электронная, которая растет в течение всего второго этапа, остается почти постоянной на третьем этапе и снова растет на четвертом этапе в соответствии с изменением концентрации центров окраски (рис. 1-25). [c.133]

В настоящее время можно считать установленным, что в твердых диэлектриках могут быть ионная, электронная и смешанная (ионно-электронная) электропроводность. Правда, большинство известных в электроизоляционной технике диэлектриков органические естественные и синтетические полимеры (смолы, резины), неорганические стекла и кристаллы, многие виды керамических материалов — обладают ионной электропроводностью. [c.63]

У некоторых керамических материалов, отличающихся отсутствием стекловидной фазы, электропроводность имеет электронный характер до температуры в несколько сот градусов. В таких случаях величина проводимости оказывается очень малой и ее зависимость от температуры менее резкой, чем в случае ионной электропроводности, что имеет большое практическое значение. [c.55]

Определение границы между жидкими полупроводниками и диэлектрическими жидкостями, такими, как расплавленные соли и молекулярные жидкости, хотя на первый взгляд и кажется простым, при более глубокой проверке обнаруживает определенную сложность. Ясно, что в расплавленных солях могут параллельно существовать электронная и ионная проводимости, причем та или другая из них может преобладать в некоторых системах в зависимости от температуры и других условий. Как было отмечено Иоффе и Регелем [144], электропроводность ионной жидкости, по-видимому, не должна быть выше 1 Ом см вследствие ограниченной подвижности ионов, так что жидкости с более высокими значениями электропроводности следует считать обладающими электронной проводимостью. Если же электропроводность а меньше 1 Ом- см-, то для определения доли электронной проводимости следует использовать другие характеристики, такие, как измеренные числа ионного переноса или химического свойства вещества. [c.15]

Рассмотренный механизм диффузии в ионных кристаллах и электропроводности позволяет дать ионно-электронную теорию [c.58]

Электропроводность Д. мала, но отлична от нуля (табл.). Подвижными носителями заряда в Д. могут быть эл-ны и ионы. Электронная проводимость в обычных условиях мала по [c.177]

Прежде чем перейти к изложению некоторых современных теорий химической коррозии и частного случая окисления металла, базирующихся в основном на ионно-электронных представлениях о механизме этих процессов, необходимо разобрать механизм электропроводности в ионных кристаллах. Как мы уже раньше видели, защитные пленки, являющиеся обычно типичными ионными кристаллами, имеют общий механизм для диффузии и электропроводности. Оба эти явления — и диффузия и электропроводность в ионном кристалле — определяются возможностью перемещения ионов в кристаллической решетке. Наложение электрического поля только изменяет присущий явлению диффузии характер преимущественного движения заряженных ионов в кристаллической решетке от большей концентрации к меньшей, придавая ему направленное движение, определяемое зарядом ионов. [c.64]

Рассмотрим В первую очередь вопрос о характере электропроводности и, в частности, вопрос об определении чисел переноса в окисных пленках, имеющих смешанный ионно-электронный тип проводимости. [c.64]

Рассмотренный механизм диффузии и электропроводности в ионных кристаллах позволяет обосновать ионно-электронную теорию роста пленок и осуществить количественное определение скорости окисления некоторых металлов на основе электрохимических констант материала пленки и показателя уменьшения свободной энергии при реакции окисления [3, 6]. [c.67]

Движение ионов в твердом теле определяет электропроводность ионных кристаллов, таких, как кристаллы галогенидов щелочных металлов, где концентрацией свободных электронов можно пренебречь. Из соотношения Эйнштейна (6.13) и уравнения электропроводности,, которое определяется выражением о—Nq (2.2), можно найти зависимость между электропроводностью и коэффициентом диффузии. Эта зависимость имеет следующий вид [c.117]

Первая попытка объяснить высокую электропроводность металлов была предпринята Друде (1900), который предложил рассматривать электроны как свободные, испытывающие мгновенные столкновения с ионами (точнее, с их непроницаемыми сердцевинами), а в промежутке между столкновениями, не взаимодействующими ни с ионами, ни с электронами. Вероятность столкновения в единицу времени обратно пропорциональна времени релаксации X (времени свободного пробега), которое не зависит от пространственного положения электрона и его скорости. В состояние теплового равновесия электроны приходят только благодаря столкновениям. [c.41]

Металлическая связь - связь положительно заряженных ионов металла, образуемая оторвавшимися от атомов коллективизированными валентными электронами. Электронный газ оказывает цементирующее действие на кристаллическую структуру металлов и приводит к их высокой тепло- и электропроводности, а ненаправленный характер связи обусловливает высокую пластичность металлов. [c.7]

При введении в кремний атома элемента V группы Периодической системы элементов Д. И. Менделеева (например, мышьяка As) четыре из пяти его валентных электронов вступают в связь с четырьмя валентными электронами соседних атомов кремния и образуют устойчивую оболочку из восьми электронов. Девятый электрон оказывается слабо связанным с ядром пятивалентного элемента, он легко отрывается и превращается в свободный электрон (рис. 3.5, в), дырки при этом не образуется. На энергетической диаграмме этот процесс соответствует переходу электрона с уровня доноров (f jj в свободную зону (рис. 3.5, г). Примесный атом превращается в неподвижный ион с единичным положительным зарядом. Примесь этого типа называется донорной, а полупроводники, в которые введены атомы доноров, - электронными или п-типа электропроводности. В таких полупроводниках свободных электронов больше, чем дырок, и они обладают преимущественно электронной электропроводностью. [c.51]

Если в кремний введен атом трехвалентного элемента Ш группы Периодической системы элементов Д. И. Менделеева (например, бора В), то все три его валентных электрона вступают в связь с четырьмя электронами соседних ато-.мов кремния. Для образования устойчивой оболочки из восьми электронов не хватает одного. Им является один из валентных электронов, отбираемый от ближайшего соседнего атома, у которого в результате образуется незаполненная связь - дырка (рис. 3.5, д). На энергетической диаграмме этот процесс соответствует переходу электрона из валентной зоны на уровень акцепторов Wa и образованию в валентной зоне дырки (рис. 3.5, е). Примесный атом превращается в неподвижный ион с единичным отрицательным зарядом, свободного электрона при этом не образуется. Примесь такого типа называется акцепторной, а полупроводники, в которые введены атомы акцепторов, - дырочными или р-типа электропроводности. Дырок в них больше, чем свободных электронов. Поэтому эти полупроводники обладают преимущественно дырочной электропроводностью. [c.51]

Метод расчета электропроводности газа, состоящего из ионов, электронов и атомов, приведенный в работе [106] и упрощенный Канном [901, можно еще более упростить применительно к рассматриваемому случаю [c.466]

Обязательным условием электрохимического старения керамики является участие в электропроводности ионов диэлектрика (с малым радиусом). Если электропроводность чисто электронная, электрохимическое старение невозможно. Старение керамики с электронной и ионной электронроводностью зависит также и от материала электродов (рис. 2-8). Серебро мигрирует в керамику и увеличивает ее проводимость. [c.41]

Обязательным условием для электрохимического старения керамики является участие в электропроводности хотя бы одного сорта ионов диэлектрика. Если электропроводность чисто электронная, электрохимическое старение невозможно. В некоторых видах керамики, например рутиловой, перовскитовой и др., ионная электропроводность в сравнении с электронной ничтожно мала и тем не менее она достаточна, чтобы, спустя некоторое время, при повышенной температуре и серебряных электродах происходило старение материала. [c.66]

В начальный момент, при включении напряжения, практически равна нулю затем противо-э. д. с. начинает увеличиваться, снижая ток утечки при некотором конечном значении времени (на рис. 2-П это время обозначено т ) она достигает своего предельного значения, после чего ток утечки перестает уменьшаться. Практическое значение в эксплуатации изоляции имеет сквозной ток. В большинстве случаев в измеряемых образцах диэлектриков сквозной ток устанавливается сравнительно быстро. Поэтому при определении удельного объемного сопротивления отсчет тока делают через 1 мин после включения постоянного напряжения. В некоторых случаях сквозной ток устанавливается за больш время. В твердых диэлектриках могут быть ионная, электронная и смешанная (ионно-электрон-ная) электропроводность. Правда, во многих известных в элек- [c.49]

Каждое упорядоченное перемещение зарядов проявляется как электрический ток, текущий через Д. и длящийся до тех пор, пока это перемеи1ение происходит. Процесс поляризации Д. будет поэтому сопровождаться нек-рым током, к-рый однако прекратится, когда поляризация достигнет своего стационарного значения. Вторая слагающая тока будет обусловлена упорядоченным движением свободных ионов, электронов, либо тем и другим вместе. Поскольку упорядоченное двия5ение свободных зарядов" может сопровождаться 1) образованием объемных зарядов, ослабляюгцих поле внутри Д., 2) очисткой Д. от примесей или, наоборот, вхождением примесей в Д., постольку ток, обусловленный движением этих зарядов, может изменяться с течением времени. Чаще всего это иаменение сводится к спадению тока. Явление, связанное с прохождением через Д. свободных зарядов, охватывается термином электропроводное т ь Д. В том случае, когда Д. помещен в переменное электрич. поле, явления, обусловливающие поляризацию Д., будут повторяться каждые полпериода. Поскольку эти явления связаны с нек-рым рассеянием энергии, постольку в Д., помещенном в переменное электрич. поле, будут кроме потерь, обусловленных электропроводностью, выделяться еще дополнительные потери. Кроме того и сами потери, обусловленные электропроводностью, [c.464]

Вследствие этого доля электронной проводимости возрастает с понижением температуры, и кривые температурной зависимости суммарной электропроводности образцов со смешанным характером проводимости имеют изгиб, связанный с переходом из области с преимуш,ественно электронным характером проводимости (при пониженных температурах) в область с преобладающей ионной проводимостью (при более высоких температурах). Сравнивая отдельные кривые между собой, можно установить, что величина изломов увеличивается с увеличением процентного содержания СоО в составе образца. Это явление хорошо объясняется значительной электропроводностью (преимущественно электронной) чистой окиси кобальта по сравнению с проводимостью двойных систем на основе ггОа — СеОг. [c.95]

Наличие в ионизованном газе свободных электро Юв оказывает значительное влияние на коэффициенты переноса (диффузии, теплопроводности, электропроводности), которыми определяется аэродинамический нагрев поверхности летательного аппарата. Большая подвижность электронов существенно влияет на интенсификацию диффузионных потоков ионно-электронных пар по направлению к поверхности те.ла. Попадая в холодный пристеночный слой, эти частицы рекомбинируют с выделением очень большой энергии ионизаци . Эти два явления значительно увеличивают плотность теплового потока от ионизованного газа к поверхности тела. [c.397]

Рабочим телом в МГД-установках может быть электропроводный газ-плазма, представляющая собой квазинейтральную совокупность ионов, электронов, нейтральных атомов или молекул. Газ превращается в плазму при его ионизации. Если ионизация достигается за счет высоких температур, она называется термической. Термическая ионизация подчиняется закону действующих масс подобно любой химической реакции. [c.178]

Полное электросопротивление (ионное и мет ла° жТ под в здей" электронное) ОКИСНОЙ пленки с удельной станем газа электропроводностью % (Oм м ), площадью 5 (см ) и толщиной h (см), выполняющей роль как электролита, так и металлического проводника, определяется уравнением [c.61]

Металлическая связь возникает при образовании из внешних (относительно слабо связанных с ядром) электронов отрицательно заряженного элек-тронного газа , в результате чего положительно заряженные ионы создают плотную, но пластичную кристаллическую решетку. Электроны, свободно перемещаясь между атомами, обеспечивают высокую электропроводность металлов. Металлическая связь усиливается при повышении концентрации электронного газа . [c.6]

Металлические связи образуют структуры путем взаимодействия положительных ионов решетки (атомных остатков) и делока-лизированных, обобществленных электронов. Эти связи являются гомеополярными. Они по существу не относятся к химическим, и понятие металлические связи можно считать качественным, так как металлы не имеют молекулярного строения, а их атомы соединяются в кристаллические образования. Этот вид связи и обусловливает высокую прочность, пластичность и электропроводность металлов. Энергия связи — около Ю Дж/моль. Прочная металлическая связь наблюдается при образовании интер-металлидов и некоторых твердых растворов. Одна из ее особенностей — отсутствие насыщения, определяемого валентностью соответствующих атомов. [c.10]

Схема устройства МГД-гене-ратора показана на рисунке 189. В камере сгорания при сжигании нефти, керосина или природного газа создается высокая температура (2000—3000 К), при которой газообразные продукты сгорания ионизируются, образуя электронно-ионную плазму. Для повышения электропроводности плазмы в камеру сгорания вводят легкоионизирующиеся вещества, содержащие кальций, натрий, цезий. Раскаленная плазма движется по расширяющемуся каналу в несколько метров, в котором ее внутренняя энергия превращается в кинетическую энергию, и скорость возрастает до 2000 м/с и более. Так же, как и металлический проводник, плазма в целом нейтральна, но, влетая в область сильного маг- [c.182]

Акцепторные уровни расположены выше потолка валентной зоны, и при наличии энергии активации АЕд электроны л-гз валентной зоны могут переходить на указанные уровни, -оставляя в зоне незанятые энергетические уровни — дырки. Этот переход сопровождается превращением акцепторов в отрицательно заряженные ионы, которые также не участвуют н электропроводности. Такой полупроводник называют примесным полупроводником р-типа (для него характерна дырочная проводимость). Таким образом, в противоположйость собственной проводимости примесная проводимость осуществляется носителями заряда только одного знака — электронами, которые поставляются донорами в свободную зону, нли дырками путем захвата электронов из валентной зоны акцепторами. [c.92]

Газы в слабых электрических полях и при не очень высоких температурах обладают весьма малой удельной проводимостью. При этих условиях весьма немногочисленные свободные носители заряда — электроны и ионы — образуются лишь под действием внешних ионизаторов невысокой интенсивности—космических лучей и естественного ионизирующего излучения. Поэтому при указанных условиях газы являются отличными диэлектриками с удельным сопротивлением порядка 10 Ом-м, практически не имеющим диэлектрических потерь (tg б порядка 10 ). Повышение электропроводности газов происходит при высоких температурах, начиная с 10 — Ю К, когда энергия теплового движения частиц газа велика и при столкновении они могут ионизовать друг друга (происходит термическая ионизация). Термоионизация воздуха нарастает, начиная с температуры 8000 К. При 20 ООО К воздух ионизуется практически полностью [c.545]

Металлы характеризуются существованием частично заполненных энергетических зон, обеспечивающих высокую электропроводность этих веществ. При образовании кристаллов металлов электроны частично заполненных зон объединяются в газ (более точно — жидкость, но изучение вопросов, связанных с поведением электронной жидкости выходит за рамки этого курса) электронов проводимости. Результирующее поле, обусловленное ионами и электронами, в окрестности ионов металлов имеет, как правило сферически-симметричный характер. В связи с этим атомы металлов в первом приближении могут рассматриваться как сферы имеющие характерный радиус, а структуры кристаллов металлов — как системы, состоящие из равновеликих шаров. По этим же причинам металлическая связь не насыщена — к любой пape тройке,... атомов всегда может быть добавлен еще один. В результате металлы характеризуются, как правило, структурами с высокими координационными числами (КЧ). Около 2/3 элементов — металлов имеет структуру с КЧ 12 (ГЦК и ГПУ), околО 20% — структуры с КЧ 8 (ОЦК), остальные с несколько меньшими КЧ. Появление для ряда металлов структур с КЧ, меньшими максимально возможных, указывает на отличие потенциальных полей ионов в соответствующих случаях от сферически-симмет-ричных. Это явление обычно объясняют подмешиванием к металлической связи направленной ковалентной связи. [c.98]

Рассмотрим более подробно механизм электропроводности. Она определяется возможностью движения свободных электронов в объёме металла при действии внешнего электрического поля. Кристаллическая решётка представляет собой систему положительных ионов, между которыми движутся свободные электроны. Они совершают хаотическое движение по всем направлениям, причем каждый электрон в течение определённого времени находится в непосредственной близости от какого-нибудь положительного иона. Система в целом является элекфически нейтральной. Под действием внешнего электрического поля на свободные заряженные частицы - носители заряда - будет действовать сила Р, определяемая как [c.10]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...