Энергия электронов проводимости

Деформационный потенциал по абсолютной величине численно равен деформационному искажению уровня Ферми (до его выравнивания) и в конечном итоге характеризует изменение энергии электронов проводимости, от которой может зависеть работа выхода электрона. [c.100]

Эффект обусловлен квантованием энергии электронов проводимости металла в магн, ноле (см. Ландау уровни). В результате квантования энергия электронов в простейшем случае квадратичного изотропного закона дисперсии электронов S=p i2m (т — эффективная масса электрона, р — его квазиимпульс) приобретает вид [c.454]

Теперь можно вычислить среднюю кинетическую энергию электронов проводимости [c.71]

Лишь весьма высокие температуры способны заметно изменить энергию электронов проводимости и создать условия, при которых эти электроны способны покинуть пределы металла, оторвавшись от его поверхности. [c.17]

Гигантские осцилляции коэффициента поглощения звука в сильных магнитных полях. В сильных магнитных полях энергия электронов проводимости в металле квантуется [c.215]

В простейшем случае параболических зон с экстремумами, расположенными при Л = 0, энергии электронов проводимости и дырок определяются формулами [c.312]

Энергия связи щелочных металлов, как видно из табл. 3.1, знач.ительно меньше, чем энергия связи кристаллов галоидных соединений этих металлов — щелочно-галоидных кристаллов это объясняется тем, что связь, обязанная своим происхождением почти свободным электронам проводимости, не является очень сильной. Одна из причин этого — относительно большие межатомные расстояния в решетке щелочных металлов, поскольку кинетическая энергия электронов проводимости благоприятствует большим межатомным расстояниям, приводя, таким образом, к слабой связи. [c.141]

Доказать, что неопределенность в энергии электрона проводимости значительно меньше, чем величина Й/т, где т — время свободного пробега электрона прн столкновениях с примесями. [c.88]

Мы видим, что дебаевская температура 0 мала по сравнению с энергией электронов проводимости е. [c.89]

Вклад электронов проводимости в магнитную восприимчивость твердого тела представляет собой одно из интереснейших термодинамических свойств. Замечательно то, что в классической теории он тождественно равен нулю. В этом легко убедиться, если вспомнить, что восприимчивость прямо пропорциональна второй производной от полной энергии системы по магнитному полю. Таким образом, чтобы найти восприимчивость, нужно прежде всего вычислить полную энергию электронов проводимости в присутствии магнитного поля. [c.277]

Прежде чем кончить с этим эффектом, нужно заметить, что следует ожидать сильной зависимости расходимости от магнитного поля, хотя здесь имеется одна хитрость. Представим себе, что действует настолько сильное магнитное поле, что все моменты, связанные с -состояниями, направлены в одну сторону. Рассеяние с переворотом спина может происходить лишь при одновременном уменьшении компоненты спина -состояния, если спин электрона проводимости переворачивается снизу вверх. Если гиромагнитное отношение для локального состояния такое же, как и для электрона проводимости, то соответствующие изменения магнитных энергий взаимно компенсируются и энергетический знаменатель остается тем же самым. Однако энергия электрона проводимости понижается, в то время как энергия Ферми для электронов со спином вверх и спином вниз остается одинаковой. Поэтому для электрона, находящегося сначала [c.555]

При фактическом применении этой формулы надо расшифровать смысл обозначения 5. Дискретное квантование уровней энергии электрона проводимости в магнитном поле возникает при замкнутых квазиклассических траекториях в р-пространстве (т. е. замкнутых сечениях изоэнергетических поверхностей), что и будет подразумеваться ниже. При этом квантовые состояния определяются четырьмя числами [c.458]

Для практической термометрии интерес представляют переходные металлы, имеющие частично заполненные -уровни, а также з-уровни (символы з и соответствуют значениям орбитального квантового числа О и 2 см. [6]). Поскольку -электроны более локализованы, чем з-электроны, проводимость обусловлена главным образом последними. Однако вероятность рассеяния 3-электронов в -зону велика, поскольку плотность -состояний вблизи уровня Ферми высока (рис. 5.5), поэтому удельное сопротивление переходных металлов выще, чем у непереходных. Наличие -зоны влияет также на характер температурной зависимости. При высоких температурах величина кТ может быть уже не пренебрежимо мала по сравнению с расстоянием от уровня Ферми до верхней или нижней границы -зоны. Предположение, что поверхность Ферми четко разделяет занятые и незанятые состояния, перестает быть верным, и для параболической -зоны в формулу удельного сопротивления вводится поправочный коэффициент (1—5Р), где В — постоянная. Однако плотность состояний в -зоне вовсе не является гладкой функцией энергии (рис. 5.5), поэтому эффект будет осложнен изменением плотности состояний в пределах кТ от уровня Ферми. Отклонение температурной зависимости от линейной может быть как положительным, так и отрицательным. [c.194]

Очевидно, что конкретный механизм рассеяния электронов играет для термоэлектричества важную роль. Можно, например, предположить, что электроны, имеющие большую скорость, должны рассеиваться атомами решетки под меньшими углами, чем электроны с меньшей скоростью. Другими словами, средняя длина свободного пробега электронов будет зависеть от их кинетической энергии. Это верно в целом, но конкретная взаимосвязь длины пробега и энергии сложна и сильно зависит от электронной структуры решетки. Сложность связи между длиной пробега и энергией электронов не дает возможности получить количественное описание термоэлектричества, хотя качественно картина явления проста. Другими словами, наших сведений о поверхности Ферми реального металла недостаточно для вычисления термо-э.д.с. Следует отметить, что для полупроводников ситуация проще, поскольку число электронов и дырок, участвующих в процессе проводимости, значительно меньше. В этом случае модель электронного газа, в которой частицы подчиняются статистике Максвелла — Больцмана, лучше отражает истинную природу явления. [c.268]

Распределение электронов проводимости в твердом теле подчиняется статистике Ферми — Дирака (рис. 2.1). С повышением температуры тепловую энергию воспринимают только внешние валентные электроны, переходящие на еще более высокие энергетические уровни, которые у металлов обычно свободны. [c.31]

Положительный ион мышьяка не может захватить электрон у одного из соседних атомов кремния, так как энергия связи электронов с атомами кремния значительно превышает энергию связи пятого валентного электрона с атомом мышьяка. Поэтому эстафетного перемещения электронной вакансии не происходит, дырочной проводимости нет. Примеси, поставляющие электроны проводимости без возникновения такого же числа дырок, называются донорными. [c.155]

Полупроводниковый элемент имеет следующее устройство. В плоском кристалле кремния или другого полупроводника с дырочной проводимостью создается тонкий слой полупроводника с электронной проводимостью. На границе раздела этих слоев возникает р—л-переход. При освещении полупроводникового кристалла в результате поглощения света происходит изменение распределения электронов и дырок по энергиям. Этот процесс называет- [c.304]

Прежде чем переходить к описанию работы оптического квантового генератора, сделаем замечание о смысле принятого для него названия. Для формирования потока направленного излучения в активной среде используются процессы излучения атомов или молекул, квантовых систем, обладающих дискретным набором возможных значений энергии и испускающих кванты энергии — фотоны. Это определяет целесообразность применяемого термина оптический квантовый генератор , или, сокращенно, — ОКГ ). В радиотехнических ламповых генераторах, в которых используется движение электронов проводимости и частоты излучения низки, квантовые эффекты существенной роли не играют, и возможно классическое описание большинства происходящих в них явлений. [c.779]

Величины БИТ] представляют собой приведенные в единицах квТ энергию электрона в зоне проводимости и уровень Ферми, отсчитанные от дна зоны Ес. С учетом этого выражение (7.130) преобразуется к виду [c.244]

Если к диэлектрику приложены слабые электрические поля (в области выполнения закона Ома), то они не могут изменить ни концентрации, ни подвижности носителей заряда. Значения величин п и 1, таким образом, остаются весьма низкими, и вклад электронной проводимости незначителен. В сильных электрических полях ситуация резко меняется. Энергии электрического поля. может быть достаточно для освобождения полем электронов (или дырок) из связанного состояния. Вследствие этого возрастает подвижность носителей заряда. Кроме того, из-за ударной ионизации резко увеличивается и концентрация освобожденных электронов в зоне проводимости (или дырок в валентной зоне). Все это приводит к росту электронной проводимости. [c.274]

Отметим, наконец, что электроны проводимости обладают не только парамагнетизмом, но и диамагнетизмом. Согласно классической теории диамагнетизм электронного газа должен быть равен нулю. Это вытекает, например, из энергетических соображений. Магнитное поле искривляет траектории движения электронов проводимости, не изменяя, однако, модуля их скорости. Поэтому при включении магнитного поля кинетическая энергия электронов не изменяется. [c.332]

Внешний фотоэффект заключается в испускании поверхностью металлов электронов во внешнее пространство (вакуум или газ) под действием падающего на эту поверхность потока световой энергии. Внутренним фотоэффектом называется изменение электрической проводимости некоторых кристаллических тел (полупроводников) вследствие появления под действием потока световой энергии внутри этих тел добавочных электронов проводимости. Фотогальванический эффект — это возникновение тока на границе между полупроводником и металлом, когда электроны покидают пределы тела, проходя через поверхность раздела в другое твердое тело (полупроводник) пли жидкость (электролит) под действием световой энергии без участия посторонней электродвижущей силы. [c.156]

Внутренний фотоэффект. При облучении светом некоторых полупроводников или диэлектриков оптические электроны отдельных атомов кристаллической решетки вещества, приобретая достаточную дополнительную энергию, отрываются от атомов и превращаются в электроны проводимости. Так как проводимость полупроводников и диэлектриков обычно мала, то появление в них электронов проводимости ведет к заметному повышению их электропроводности, а следовательно, и к уменьшению их сопротивления. Это явление и называется внутренним фотоэффектом, или фотопроводимостью. [c.168]

Тепловое движение электронов в проводниках, замыкающих анодную цепь, является одной из причин флуктуаций измеряемого тока (тепловой шум). Металлический проводник характеризуется большой плотностью электронов проводимости и малой длиной их свободного пробега, в них происходит частый обмен энергией между частицами. Поэтому тепловые скорости электронов могут во много раз превосходить их направленную скорость, обусловленную внешним полем. Собственное тепловое движение электронов можно считать не зависящим от приложенного поля. [c.176]

Энергия фотона достаточно велика, так что родившиеся электрон проводимости и дырка ведут себя в дальнейшем самостоятельно каждая из этих квазичастиц самостоятельно участвует в переносе электрического заряда. Заметим, что минимальное значение энергии фотона зависит от характера поведения кривых дисперсии электрона, но, во всяком случае, эта энергия должна превышать ширину запрещенной зоны А . [c.151]

Е АЕ). Нижний экситон-иый уровень (tt=l) расположен на расстоянии (по шкале энергии) ( / = от дна зоны проводимости. Величина [Ell есть энергия, которую надо затратить, чтобы разделить находящийся в основном состоянии экситон на электрон проводимости и дырку. При 8д=5 и 1 = =0,5 пг (т — электронная масса) получаем j il 0,25 эВ. При рекомбинации такого экситона освобождается энергия, равная АЕ— Ei. [c.152]

Модель свободных электронов. Основываясь на модели свободных электронов, можно объяснить целый ряд важных физических свойств металлов. Согласно этой модели наиболее слабо связанные (валентные) электроны составляющих металл атомов могут довольно свободно перемещаться в О бъе.ме кристаллической решетки. Указанные валентные электроны становятся носителями электрического тока в металле, отсюда и их название — электроны гараводимости. В приближении свободных электронов можно пренебречь силами взаимодействия между 1валентными электронами и ионными остовами. Предполагается, что полную энергию электронов проводимости можно считать равной их кинетической энергии, а потенциальной можно пренебречь. [c.103]

ИХ образования. При этом для их вычисления учитывалось не только вызванное дефектом изменение энергии йШа, связанной с силами отталкивания между заполненными электронными оболочками ионов, определяемой потенциалами Борна — Майера (3,72), но и изменение В эл энергии электронов проводимости. Учет электронной доли энергии образования вакансии и межузельного атома производился аналогично тому, пак это делалось в работе Фуми [80]. Однако в [52] было принято во внимание изменение 6У1 объема металла, связанное с полем смегце-ний вокруг дефекта Пх = бУ1(г/4лг ) в безграничной среде. В результате для получилась формула [c.108]

Значительная роль вакансий в явлениях электропереноса в металле обусловлена тем, что существенный вклад в энергию, затрачиваемую на образование вакансий, вносит изменение энергии электронов проводимости, связанное с изменением энергии Ферми металла. Однако выше уже отмечалась возможность сильного влияния локальных искажений уровня Ферми на объемные процессы электропереноса при отсутствии заметного воздействия на поверхлостные реакции растворения. [c.115]

Стационарное поглощение веществом мощности Р предполагает дальнейшую передачу энергии термостату, роль к-рого обычно выполняют степени свободы, связанные е тепловым движением (колебания кристал-лич. решётки, хаотич. движение молекул жидкости, кинетич. энергия электронов проводимости и пр.). Указанный процесс называют продольной релаксацией и характеризуют постоянной времени т,. При росте мощности эл.-магн. поля до значений, обеспечивающих условие Й 1, продоль- [c.235]

Влиянию импульсов тока на подвижность и размножение дислокаций и механизму электропластического эффекта посвящено много работ. В [363] на основании анализа известных закономерностей электропластического эффекта предложен механизм пластической деформации металлических материалов при воздействии импульсов электрического тока, в соответствии с которым энергия электронов проводимости передается непосредственно дислокациям и реализуется в виде работы пластической деформации. С помощью теоретического моделирования электропласти-ческой деформации по предложенному механизму установлено, что при воздействии тока температура деформируемого материала меньше рас- [c.233]

Периодичность некогерентных сверхструктурных доменов для сплавов была приписана появлению дальнодействующих осцилля-торных псевдопотенциалов, связанному с ограничением энергий электронов проводимости и импульсов на поверхностях Ферми [348, 366]. Было четко показано [182], что если средняя концентрация валентных электронов на атом изменяется путем добавления примесных атомов замещения другой валентности, то периодичность сверхструктуры с длинным периодом изменяется таким образом, что энергия электронов на поверхности Ферми принимает минимальное значение. [c.389]

При прохождении звуковых волн через металл их затухание в зйачительной мере обусловлено передачей энергии электронам проводимости. Роль неэлектронных механизмов поглощения, в частности фононных, сильно уменьшается по мере понижения температуры и возрастания электронного затухания. [c.201]

Эта функция описывает скопление отрицательного заряда на положительных ионах или вблизи ни.ч ), т. е. в областях X = О, а, 2а,. .., где потенциальная энергия — наименьшая. На рис. 9.3, а с.хематически изображен ход изменения электростатической потенциальной энергии электрона проводимости в периодическом поле положительных ионных остовов в. моноатомной линейной цепочке. Ионные остовы несут положительный заряд, поскольку цепочка состоит из атомов металла, каждый из которых потерял один или более валентных электронов, которые занимают уровни зоны проводимости. Потенциальная энергия любого электрона в поле положительного иона отрицательна, т. е. соответствует притяжению. На рис. 9.3,6 схематически [c.312]

Волновые функции электронов проводимости в металле являются простыми и достаточно гладкими в области между ионными остовами, однако, как уже отмечалось выше при рассмотрении основного состояния электрона в натрии в связи с рис. 10.17, структура этой функции в узлах решетки, где находятся ионные остовы, становится сложной. Большую часть объема большинства металлических кристаллов занимают именно межионные области (см. рис. 10.22). В этой внешней по отношению к ионам области объема потенциальная энергия электрона проводимости относительно мала это кулоповскнй потенциал положительных зарядов ионов, уменьшенный электростатическим экранированием, обусловленным другими электронами проводимости. Во внешней области волновые функции несколько похожи на плоские волны здесь отсутствует влияние как сильных и резких изменений потенциала вблизи атомных ядер, так и влияние требования ортогональности ) волновых функций электронов самих ионных остовов. Существование узлов (нулей) волновой функции в области ионного остова связано с требованием ортогональности например, волновые функции 35-зоны натрия имеют два узла и в силу этого не могут быть [c.358]

Первый и второй члены в выражении (2.32) представляют собой соответственно приближенные значения первого и второго члена кинетической энергии электронов проводимости КЕ, которая, согласно Томасу—Ферми [17] и Вейцзекеру [18], равна [c.24]

Возможна и рекомбинация через локальный уровень, лежащцр вблизи дна зоны проводимости (рис. 16.4, 5—8, 9). В этом случае электрон со дна зоны проводимости захватывается так называемыми ловушками — локальными уровнями (рис. 16.4, 6), иногда называемыми также уровнями прилипания. Если эти уровни лежат неглубоко от дна зоны проводимости, то под действием тепловой энергии электрон может быть переброшен обратно в зону проводимости (рис. 16.4, 7). В дальнейшем электрон, так же как и в первом случае, опускаясь на уровень активатора, рекомбинирует с образовавшейся дыркой в валентной зоне. Возбужденный ион активатора за счет получения энергии рекомбинации становится центром высвечивания. Ввиду задержки электрона на локальных уровнях такое свечение бывает продолжительным. Его длительность определяется также глубиной локальных уровней. Если локальный уровень лежит так далеко от дна зоны проводимости, что тепловая энергия при данной температуре кристалла недостаточна для возвращения электрона обратно в зону проводимости, то он может быть пленен на этом уровне до сообш,ения ему нужной энергии другим способом, скажем облучением. Электрон из этого пленения можно освободить также путем дальнейшего нагревания кристалла. Подобное свечение называется термовысвечиванием. [c.363]

Ударная ионизация. Увеличение электропроводности твердого тела в сильных полях связано с увеличением концентрации носителей заряда. При полях, напряженность которых превышает 10 В/м, электроны проводимости приобретают энергию, достаточную для ионизации атомов. В результате ионизации образуются электронно-дырочные пары, которые ускоряются полем до высоких энергий и тоже могут ионизовать атомы. Таким образом, концентрация свободных носителей лавинообразно нарастает. Этот процесс и получил название ударной иониза-ции. Ударная ионизация не приводит к немед- ленному пробою вещества, поскольку электроны (и дырки), рассеиваясь на фононах, передают свою энергию решетке и могут рекомбинировать. [c.259]

Одна из основных трудностей в создании теории сверхпроводимости заключалась в том, что было неясно, какое взаимодействие в систбхме электронов проводимости приводит к согласованному поведению электронов. Мы знаем, что электроны проводимости в металле обладают энергиями в несколько электронвольт ( — Е-р), а сверхпроводящее состояние разрушается при эВ. Та- [c.267]

Для объяснения явления ферромагнетизма в квантовой теории используются два основных подхода. Один из них основан на предложенной Френкелем модели коллективизированных электронов, подчиняющихся статистике Ферми — Дирака. Эта модель учитывает обменное взаимодействие. В теории показано, что при некоторой плотности электронного газа возможно появление самопроизвольного намагниченного состояния вне зависимости от того, что кинетическая энергия электронов при этом увеличивается. Напомним еще раз, что увеличение кинетической энергии связано с тем, что, в силу принципа Паули, электроны с параллельной ориентацией спина не могут з нимать один энергетический уровень. Поэтому при перевороте спина электрон вынужден занять состояние с большей энергией. В настоящее время, однако, существует мнение, что газ электронов проводимости, по-видимому, не является )ерромагнитным ни при каких условиях. Строгое доказательство этого пока отсутствует. В то же время ни в одном эксперименте не было обнаружено ферромагнетизма металлов, не содержащих атомов или ионов с недостроенными d- или /-оболочками. Появление ферромагнетизма в системе d- или /-электронов связано с аномально высокой (по сравнению с s-электронами) плотностью состояний в - и /-зонах. [c.337]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...