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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 凝聚态物理 » 固体物理——影响电阻的因素有哪些？
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可爱的山人

铁虫 (正式写手)

[交流] 固体物理——影响电阻的因素有哪些？

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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1楼2012-12-04 16:36:36
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可爱的山人

铁虫 (正式写手)
引用回帖:
3楼: Originally posted by 孙?�730 at 2012-12-06 15:10:50
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 ...

非常感谢……讲的比我老师的都清楚呀。谢谢

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
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4楼2012-12-07 12:53:41
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匿名

用户注销 (职业作家)
★ ★ ★ ★ ★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
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
本帖仅楼主可见
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2楼2012-12-04 20:02:34
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孙?�730

至尊木虫 (知名作家)
★ ★ ★ ★ ★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
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
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 ]
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3楼2012-12-06 15:10:50
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益达木糖醇

木虫 (著名写手)
好佩服三楼啊
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5楼2012-12-07 13:17:13
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