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固体物理——影响电阻的因素有哪些？
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固体物理——影响电阻的因素有哪些？。最近做的一道考研题。在固体物理方面是不是应该考虑各种散射？包括晶格散射，杂质散射……？希望虫友帮我系统分析总结一下。不胜感激…… [ 发自手机版 http://muchong.com/3g ] [ Last edited by 华丽的飘过 on 2013-4-19 at 03:10 ] |
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可爱的山人: 回帖置顶 2012-12-04 23:45:18
华丽的飘过: 金币+5, 3q 2012-12-06 02:14:39
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华丽的飘过: 金币+5, 3q 2012-12-06 02:14:39
 本帖仅楼主可见 |
2楼2012-12-04 20:02:34
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可爱的山人: 回帖置顶 2012-12-07 12:51:25
华丽的飘过: 金币+5, 3q 2012-12-10 08:08:45
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华丽的飘过: 金币+5, 3q 2012-12-10 08:08:45
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http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=5271896&page=1#pid1 首先,我们仔细回顾一下各种版本的固体物理教材和专著,包括半导体物理, 可以发现,其中很少提到"电阻"这个概念, 而常用的是"电导率". 工程方面,常用"电阻"这个概念见各种版本的"电工技术". 具体的换算,这里不再唠叨了, 写公式麻烦,楼主又是学物理的, 所以,"跳过了" 以下讨论还是采用"电导率"概念, 因为这样说,比较容易和书本对照. 如果一定要讨论"电阻"如何, 请使用倒数关系换算一下,就可以了.  絮叨了好多,说正题吧. 固体导电,或者更宽泛的讲--凝聚态物质导电 主要是靠那些带电荷的可移动 粒子/离子 通常是电子导电, 理论上常说的空穴导电, 其本质也是电子导电. 在固体物理和半导体范围内, 我们还是用"载流子"的概念讨论,相对方便. 值得注意的是,在凝聚态物质中 离子导电也是比较普遍的, 即使是所谓"固体电解质", 也至少有Li+和O2-两种离子的导电被广泛认知. 因此,在讨论电导问题时, 往往将其分为电子电导和离子电导两项, 前者的讨论,往往默认了波恩-奥本海姆近似, 后者的讨论,则沿用了这种近似, 即, 所有的讨论中均假设不起导电作用的 粒子/离子 不做定向运动, 可以看作总体平动上的"静止", 但仍然做无序的热运动 起导电作用的 粒子/离子 主要做定向运动, 同时也做无序的热运动. 基本假设,就是这样. 下面简单讨论.一下电子电导  极限情况下,绝对 0 K, "原子骨架"的无序热运动全部停止, 热激发产生的载流子也均不存在(见费米能级最初的定义) 固有的载流子在电场的作用下会做定向运动. 假定是稳恒直流电场, 载流子的有向运动只受到原子散射(晶格散射)的阻碍作用, 也就是说,各种原子的散射截面影响着物质的电导. 假设,散射不引起原子的无序热运动,即不产生欧姆热, 原子散射阻碍作用就是,就是该情况下的唯一电导机制, 而此时理论上,散射截面可以认为是0.  体系温度在绝对 0 K以上, 由于各种原子无序热运动,载流子的散射截面不为0 除超导现象以外,原子无序热运动影响载流子的有向运动 但是,在低温下(对不同的材料有不同的约定),这一项的影响并不大, 而载流子本身的热运动倒是极大的增大散射截面, 这一项要大于原子散射(晶格散射)项. (这种表述是基于波恩-奥本海姆近似的) 而对超导材料而言,由于材料的能带结构不同, 在载流子强度不是足够大(临界电流以下)的情况下, 原子散射(晶格散射)项也为零. 在临界温度以上,原子散射(晶格散射)项才起作用.  更好一些的温度, 原子无序热运动会使载流子原子散射(晶格散射)效应显著增大 即原子散射(晶格散射)项(截面)随温度的变化量要高于载流子散射项 此时,原子散射(晶格散射)对电导起关键作用.  另以方面,随着温度的增高,会因热激发而产生大量的本征载流子, 这方面的因素应该与散射截面相是"相乘除"的关系,称"因子"更合适.  我们常说的"电子(散射)电导"、"晶格(散射)电导"、"载流子电导", 讨论的就是以上的内容. 对不同的材料和不同的温度段,起主要作用的影响因素会不同. 金属在低温下具有很高的电导率 原因正是 电子(载流子)浓度本身就很高,即"载流子电导"因子大, 而"电子(散射)电导"和"晶格(散射)电导"两项很大. 在高温下,"电子(散射)电导"和"晶格(散射)电导"两项都明显件减小 所以,金属的高温电导率反而变小了. 半导体在低温下,载流子浓度低,即"载流子电导"因子小, 随着温度的升高,"载流子电导"因子增大明显, 远远大于"电子(散射)电导"和"晶格(散射)电导"两项的削弱作用. 所以,半导体材料的高温电导率会明显提高. 至于做题,弄明白题目的意图,找到合适的公式,就可以了. [ Last edited by 孙?�730 on 2012-12-6 at 16:43 ] |
3楼2012-12-06 15:10:50
4楼2012-12-07 12:53:41
好佩服三楼啊
5楼2012-12-07 13:17:13
6楼2012-12-07 19:13:32
7楼2012-12-07 19:15:48
8楼2012-12-07 19:24:57
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