III. Проводниковые материалы
Важнейшей характеристикой проводниковых материалов является их электропроводность. Электропроводность – это величина, обратная электрическому сопротивлению.
(3.1)
где σ – удельная электрическая проводимость;
ρ – удельное электрическое сопротивление.
Ее значение можно вычислить по формуле
(3.2)
где n – концентрация носителей заряда;
q – величина заряда носителей;
μ – подвижность носителей заряда;
Подвижность носителей заряда характеризует скорость их перемещения под действием электрического поля (рис. 3.1). Численно она равна скорости перемещения частиц под действием электрического поля единичной напряженности.
|
|
Рис. 3.1. Движение свободных носителей в проводнике
На подвижность электронов в металле оказывают влияние два фактора: наличие дефектов кристаллической решетки и строение внутренних электронных оболочек атомов. При любом искажении кристаллической решетки распространение электронных волн затрудняется, что эквивалентно снижению подвижности электронов. Наличие незаполненных внутренних электронных оболочек у атомов также снижает подвижность электронов. В этом случае свободные электроны могут временно захватываться незаполненными внутренними оболочками атомов. Поэтому электропроводность переходных металлов с незаполненными внутренними электронными оболочками существенно ниже электропроводности обычных металлов.
Концентрация носителей заряда n в металлах практически постоянна и не зависит от температуры. Носителями заряда в металлических материалах являются свободные электроны, появляющиеся при образовании металлической связи. В этом случае валентные электроны отрываются от атомов и обнажается полностью заполненная электронная оболочка. Валентные электроны становятся свободными и могут перемещаться по всему кристаллу, образуя «электронный газ». Чем плотнее упакована кристаллическая решетка металлов, тем выше плотность электронного газа и, соответственно, выше проводимость материала. В этой связи следует ожидать, что электропроводность металлов с ГЦК решеткой будет выше, чем электропроводность металлов с ОЦК решеткой.
Все проводниковые материалы можно условно разделить на три группы: 1) материалы высокой электропроводности, используемые для изготовления проводников; 2) металлические материалы высокого удельного электрического сопротивления, применяемые для изготовления резисторов и нагревательных элементов; 3) материалы для изготовления контактов.
Очевидно, что у материалов высокой электропроводности и контактных материалов электропроводность должна быть велика, тогда как электропроводность материалов высокого электросопротивления должна быть мала.
Дата добавления: 2016-11-04; просмотров: 1656;