Длина свободного пробега в металлах релаксации

В главе 5 была получена формула (5.23), согласно которой электропроводность металлов определяется концентрацией электронов проводимости п, их эффективной массой т и временем релаксации т. Первые две величины определяются видом энергетического спектра и способностью атомов отдавать часть своих электронов в газ электронов проводимости и не могут заметно измениться при появлении дефектов (кроме примесных атомов). В то же время величина должна существенно меняться при появлении дефектов, поскольку она равна отношению скорости фермиевских электронов к длине свободного пробега, которая з [c.245]

Большая подвижность может быть обусловлена малой эффективной массой носителя заряда т и большим временем свободного пробега или, точнее, временем релаксации Tq. В полупроводниках элективная масса носителей заряда может быть как больше, так и меньше массы свободного электрона. Время релаксации, характеризующее спадание тока после снятия поля, обусловливается процессами рассеяния движущихся в полупроводниках электронов. Чем больше частота столкновений и чем они интенсивнее, тем меньше время релаксации, а следовательно, и подвижность. При комнатной температуре средняя скорость теплового движения свободных электронов в невырожденном полупроводнике и в диэлектрике (если они в нем имеются) около 10 м/с. При этом эквивалентная длина волны электрона будет около 7 нм, тогда как в металлах она составляет примерно 0,5 нм. Таким образом, вследствие большей длины волны электрона в полупроводнике и в диэлектрике по сравнению с металлом, неоднородности порядка размеров атома мало влияют на рассеяние электронов. У некоторых чистых полупроводников подвижность может быть очень большой, 10 м /(В-с) и выше, у других она меньше 10" mV(B- ). Вычисляемая по последнему значению длина свободного пробега составляет лишь долю межатомных расстояний в решетках. Физический смысл требует, чтобы длина свобод- [c.240]

Металлы характеризуются высокой (сравнимой с числом атомов в единице объёма) концентрацией носителей заряда, с чем связана их высокая Э. (10 —10 Ом см при комнатной темп-ре). Концентрация носителей в металлах отлична от нуля даже при абс. нуле, температурная зависимость Э. обусловлена изменением (увеличением) длины свободного пробега (и, следовательно, подвижности) носителей при понижении темп-ры. При низких темп-рах Э. многих металлов и сплавов становится бесконечной (см. Сверхпроводимость). Э. металла связана с его теплопроводностью Видемана—Франца законом. Величина Э. определяет глубину проникновения эл.-магн. поля в проводник (см. Скин-эффект) и время релаксации объёмного заряда. [c.590]

Другим размерным эффектом является смещение резонансного пика поглощения света. Длина свободного пробега электрона в металлических частицах, диаметр которых меньше длины свободного пробега электронов / в массивном металле, равна радиусу частицы г [10,11]. В этом случае при поглощении света эффективное время релаксации можно представить в виде [c.110]

Линеаризацию можно обосновать исходя непосредственно из выражения (13.19). Прежде всего, вероятность того, что за данный интервал времени до момента г электрон не испытает столкновений, становится пренебрежимо малой, когда длительность этого интервала гораздо больше т. Следовательно, только времена t порядка т дают существенный вклад в интеграл в выражении (13.19). Однако (см. стр. 227) за такое время электрическое поле изменяет вектор к электрона на величину, которая пренебрежимо мала по сравнению с размерами зоны Бриллюэна. Отсюда непосредственно следует, что зависимость от Е всех членов в (13.19) очень слаба. Аналогично можно обосновать линеаризацию по градиенту температуры, если изменение температуры на длине свободного пробега пренебрежимо мало по сравнению с температурой металла в целом. Однако линеаризацию по магнитному полю проводить нельзя, поскольку в металлах вполне можно создать такие сильные магнитные поля, что за время релаксации электрон будет проходить расстояние в А-пространстве, сравнимое с размерами зоны Бриллюэна. [c.250]

Медленная Р. в жидкостях и тв. телах также описывается ур-ниями гидродинамики, диффузии, теплопроводности и т. д., однако релаксац. и кинетич. коэфф. в случае обычных жидкостей не могут быть в общем случае выражены через вероятности микроскопич. процессов. В случае квантовых жидкостей и кристаллов кинетич. коэфф. выражаются через вероятности столкновений квазичастиц. Напр., теплопроводность диэлектрика пропорц. длине свободного пробега фононов, а электропроводность металлов и ПП — длине пробега эл-нов проводимости. Квазичастицы имеют конечные времена жизни, к-рые могут служить для оценки времён Р. в тв. телах (напр., время Р. полупроводника после выключения освещения определяется временем рекомбинации эл-нов и дырок). [c.633]

РЕЛАКСАЦИЯ — процесс возвращения в состояние термодинамич. равновесия макроскопич. системы, выведенной из такого состояния. Р. — необратимый процесс и по )тому, в силу закона возрастания энтропии, обязательно сопровождается переходом части внутр. энергии системы в тепло, т. н. диссипацией энергии. Как всякое неравновесное явление, Р. не определяется одними только термодинамич. характеристиками системы (напр., давлением, темп-рой и т. д.), а существенно зависит от ее микроскопич. характеристик, в частности от параметров, характеризующих взаимодействия между частицами. В качестве последних обычно рассматривают время свободного пробега частиц т и их длину свободного пробега I. Это — промежуток времени и. расстонние между моментами и местами двух последоват. столкновений молекул газа, между соударениями электрона в металле с другими электронами или с фононами, наконец, между столкновениями любых двух элементарных возбуждений системы между собой. [c.412]

О диамагнитной релаксации не приходится говорить, как об особом релаксационном процессе. Диамагнитные свойства обусловлены орбитальным движением заряженных частиц (в твердых телах — электронов), и потому диамагнитная релаксация — следствие обычных электронных взаимодействий в твердых телах. Так, например, гаирина циклотронного резонанса в металлах и полупроводниках определяется длиной свободного пробега электронов проводимости. [c.414]

Средним Временем между двумя последовательными столкновениями электрона или, другими словами, со средней длиной свободного пробега. Из этого определения следует, что величина перенесенного заряда должна быть пропорциональна 1) плотности носителей тока Ыд, 2) времени релаксации, так как оно характеризует время, в течение которого поле воздействует на электрон до следующего столкновения с решеткой, и 3) величине д1т, поскольку ускорение электрона в поле прямо пропорционально заряду и обратно пропорционально массе электрона. Теория свободного электрона не объясняет высоких значений длины свободного пробега электрона которая в металлах при комнатной температуре равна 100А, что соответствует т = 10 се/с. Величина дх/т в уравнении (2.1) определяется как подвижность [х, т. е. средняя скорость движения электрона в поле единичной напряженности. И если в уравнении (2.1) произвести соответствующую замену, то оно примет вид [c.34]

Отжиг n-Pd при 700 > Г > 400 К приводит к увеличению среднего времени жизни позитронов т вследствие объединения отдельных свободных объемов и увеличения их размеров этот процесс структурной релаксации границ раздела сопровождается ростом плотности вегцества границ раздела. При более высоких температурах отжига происходит рост кристаллитов, и при Г > 1200 К средний размер кристаллитов уже превыгпает длину пробега свободного позитрона, поэтому вклад свободных объемов границ раздела в аннигиляцию позитронов уменьгпает-ся, и время жизни т сокрагцается до величины, соответствуюгцей времени жизни свободных позитронов т/ в крупнозернистых металлах. [c.137]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...