Θεωρία του Sommerfeld ή jellium model (συνέχεια από το 1 ο μάθημα).

Σχετικά έγγραφα
ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΚΑ Υλικα 3ο μεροσ. Θεωρητικη αναλυση

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

Επέκταση του μοντέλου DRUDE. - Θεωρία SOMMERFELD

1.1 Ηλεκτρονικές ιδιότητες των στερεών. Μονωτές και αγωγοί

ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ Κ ΚΑΙ Η ΗΛΕΚΡΙΚΗ ΕΙΔΙΚΗ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΕ ΚΑΛΟ ΜΟΝΩΤΗ ΕIΝΑΙ ΤΗΣ ΤΑΞΗΣ

Βρέντζου Τίνα Φυσικός Μεταπτυχιακός τίτλος: «Σπουδές στην εκπαίδευση» ΜEd stvrentzou@gmail.com

Οι ηµιαγωγοι αποτελουν την πλεον χρησιµη κατηγορια υλικων απο ολα τα στερεα για εφαρµογες στα ηλεκτρονικα.

Ηλεκτρικη αγωγιµοτητα

4. Παρατηρείστε το ίχνος ενός ηλεκτρονίου (click here to select an electron

Ημιαγωγοί. Ημιαγωγοί. Ενδογενείς εξωγενείς ημιαγωγοί. Ενδογενείς ημιαγωγοί Πυρίτιο. Δομή ενεργειακών ζωνών

Ηλεκτρικό ρεύμα Αντίσταση - ΗΕΔ. Ηλεκτρικό ρεύμα Ένταση ηλεκτρικού ρεύματος Αντίσταση Ειδική αντίσταση Νόμος του Ohm Γραμμικοί μή γραμμικοί αγωγοί

Θέµα 1 ο. iv) πραγµατοποιεί αντιστρεπτές µεταβολές.

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Αγωγιμότητα σε ημιαγωγούς

Δομή ενεργειακών ζωνών

2η Εργαστηριακή Άσκηση Εξάρτηση της ηλεκτρικής αντίστασης από τη θερμοκρασία Θεωρητικό μέρος

ΝΑΝΟΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΤΕΛΛΑ ΚΕΝΝΟΥ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ ΣΤΑ ΜΕΤΑΛΛΑ- ΑΝΤΙΣΤΑΤΕΣ

Ελεύθερα Ηλεκτρόνια στα Στερεά

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2013

Εισαγωγή στη Μικροηλεκτρονική 1. Στοιχειακοί ηµιαγωγοί

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ Ο.Ε.Φ.Ε ΘΕΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Διάλεξη 2. Ηλεκτροτεχνία Ι. Κυκλώματα συνεχούς και Ηλεκτρομαγνητισμός. Α. Δροσόπουλος

ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΤΑΞΗ : Γ ΤΜΗΜΑ :. ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: / / ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ :..ΒΑΘΜΟΣ :

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΑ ΥΛΙΚΑ. Ενότητα 10: ΗΜΙΑΓΩΓΟΙ ΛΙΤΣΑΡΔΑΚΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΤΗΜΜΥ

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

ΒΑΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΠΡΟΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΑΠΟ ΤΗΝ Α ΚΑΙ Β ΛΥΚΕΙΟΥ. Από τη Φυσική της Α' Λυκείου

Ελεύθερα ηλεκτρόνια στα μέταλλα-σχέση διασποράς (μέρος 2)

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

Πυκνότητα καταστάσεων g(e)

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

Από πού προέρχεται η θερμότητα που μεταφέρεται από τον αντιστάτη στο περιβάλλον;

ΑΣΚΗΣΗ 4 Φαινόμενο Hall

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Στατιστική Φυσική Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ. Μπενής

B' ΤΑΞΗ ΓΕΝ.ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΦΥΣΙΚΗ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ÅÐÉËÏÃÇ

, όπου Α, Γ, l είναι σταθερές με l > 2.

ΘΕΜΑ 1 2 Ι =Ι. ομοιόμορφα στη διατομή του αγωγού θα ισχύει: = 2. Επομένως Β = μbοb r / 2παP P, για r α. I π r r

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ 2.1 ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ

Ε. Κ. ΠΑΛΟΎΡΑ Ημιαγωγοί 1. Ημιαγωγοί. Το 1931 ο Pauli δήλωσε: "One shouldn't work on. semiconductors, that is a filthy mess; who knows if they really

Μεταλλικός δεσμός - Κρυσταλλικές δομές Ασκήσεις

ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 27 ΑΠΡΙΛΙΟΥ 2011 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ - ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. Σχήμα 1 Σχήμα 2 Σχήμα 3

ηλεκτρικό ρεύµα ampere

B' ΤΑΞΗ ΓΕΝ.ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ÊÏÌÏÔÇÍÇ + +

Περιεχόμενο της άσκησης

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής

6. ΘΕΡΜΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ

ΕΝΟΤΗΤΑ Ι ΗΛΕΚΤΡΟΣΤΑΤΙΚΟ ΠΕ ΙΟ

ηλεκτρικό ρεύμα ampere

Περιεχόμενο της άσκησης Προαπαιτούμενες γνώσεις

Βρέντζου Τίνα Φυσικός Μεταπτυχιακός τίτλος: «Σπουδές στην εκπαίδευση» ΜEd stvrentzou@gmail.com

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΠΡΩΤΑ ΑΥΤΕΣ ΤΙΣ ΟΔΗΓΙΕΣ

Περι-Φυσικής. Θέµα Α. Θετικής & Τεχν. Κατεύθυνσης - Επαναληπτικό ΙΙ. Ονοµατεπώνυµο: Βαθµολογία % (α) η ϑερµοκρασία του παραµένει σταθερή.

Ηλεκτρομαγνητισμός. Μαγνητικό πεδίο. Νίκος Ν. Αρπατζάνης

ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Β ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 27 ΜΑΪΟΥ 2003 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

δ. έχουν πάντα την ίδια διεύθυνση.

Κεφάλαιο 6. Ελεύθερα α Ηλεκτρόνια στα Στερεά

B 2Tk. Παράδειγμα 1.2.1

Πείραμα - 8. Το Φαινόμενο Του Hall στο p-γερμάνιο. Το Φαινόμενο Του Hall στο p/n-γερμάνιο

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Επαφές μετάλλου ημιαγωγού

ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Β ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΕΥΤΕΡΑ 18 ΙΟΥΝΙΟΥ 2001 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ : ΦΥΣΙΚΗ

Διάλεξη 9: Στατιστική Φυσική

Ελεύθερο ηλεκτρόνιο: η E k 2. Η κυματοσυνάρτηση ψ(r) του ελεύθερου e είναι λύση της Schrödinger:

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ. Για τις παρακάτω ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιο σας τον αριθµό της ερώτησης και το γράµµα που αντιστοιχεί στην σωστή απάντηση

Ασκήσεις 7 ου Κεφαλαίου

ΥΛΗ ΓΙΑ ΤΙΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΣΤΟ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΤΟΥ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΤΟΥ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ

ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΕΠΙΣΚΟΠΗΣ ΣΧΟΛIKH ΧΡΟΝΙΑ ΓΡΑΠΤΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΜΑΪΟΥ-ΙΟΥΝΙΟΥ 2018 ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ:... ΤΜΗΜΑ: ΑΡ.:

Θέμα 1 ο (30 μονάδες)

Ορθή πόλωση της επαφής p n

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2012

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Ηλεκτρικό Ρεύμα Μέρος 1 ο

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ Ι ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ ΚΑΙ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: Γιάννης Τζαγκαράκης ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 6/12/2015

Πηγές μαγνητικού πεδίου Νόμος Ampere. Ιωάννης Γκιάλας 21 Μαίου 2014

Επιταχύνοντας έναν αγωγό σε μαγνητικό πεδίο

Θέμα 2 ο. Δίνεται Κ ηλ = Ν m 2 /C 2 και επιτάχυνση της βαρύτητας στην επιφάνεια της Γης 10 m/s 2.

Κεφάλαιο 7. Ηλεκτρονικές ιδιότητες των ημιαγωγών

ΘΕΜΑ 1. Ονοματεπώνυμο. Τμήμα

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΥΛΙΚΩΝ ΜΑΘΗΜΑ 2 Ο ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΥΛΙΚΩΝ. Δρ. M.Χανιάς Αν.Καθηγητής Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΤΕ, ΤΕΙ Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης

1. Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές (Σ) ή λανθασμένες (Λ):

Ηλεκτρικό ρεύμα ονομάζουμε την προσανατολισμένη κίνηση των ηλεκτρονίων ή γενικότερα των φορτισμένων σωματιδίων.

1. ΒΟΛΗ Προσομοιώνεται η κίνηση ενός σώματος κοντά στην επιφάνεια της Γης. Η αρχική θέση και ταχύτητά του επιλέγονται από το χρήστη.

ΦΥΕ14 - ΕΡΓΑΣΙΑ 6 Προθεσμία αποστολής: 4/7/2006

1. Ρεύμα επιπρόσθετα

ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΑ ΥΛΙΚΑ. Ενότητα 9: ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ & ΑΓΩΓΟΙ ΛΙΤΣΑΡΔΑΚΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΤΗΜΜΥ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2.1. Αγωγοί, μονωτές και ηλεκτρικό ρεύμα ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ ΚΑΙ ΣΥΓΧΡΟΝΟΣ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΣ. Το ηλεκτρικό ρεύμα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΗΛΕΚΤΡΙΚO ΡΕΥΜΑ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Β ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΕΜΠΤΗ 13 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ 2001 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Κεφάλαιο 6: Δυναμικός Ηλεκτρισμός

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ & ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ

µεταβαλλόµενο µέτρο δ. είναι συνεχώς κάθετη στην τροχιά του σωµατιδίου και έχει σταθερό µέτρο. (Αγνοήστε τη βαρυτική δύναµη).

Η επαφή p n. Η επαφή p n. Υπενθύμιση: Ημιαγωγός τύπου n. Υπενθύμιση: Ημιαγωγός τύπου p

7.a. Οι δεσμοί στα στερεά

ΠΕΙΡΑΜΑ FRANK-HERTZ ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΔΙΕΓΕΡΣΗΣ ΕΝΟΣ ΑΤΟΜΟΥ

Περιεχόμενο της άσκησης. Προτεινόμενη βιβλιογραφία. Π.Βαρώτσος, Κ.Αλεξόπουλος «Φυσική Στερεάς Κατάστασης»

Εισαγωγή Ιστορική Αναδροµή

Transcript:

MA8HMA _08.doc Θεωρία του Sommerfeld ή jellium model (συνέχεια από το ο μάθημα). Τα e καταλαμβάνουν ενεργειακές στάθμες σύμφωνα με την αρχή του Pauli και η κατανομή τους για Τ0 δίδεται από τη συνάρτηση κατανομής f(e) : f(e) T0 για E<E F 0 για Ε>Ε F Η f(e) δίνει την πιθανότητα στάθμη ενέργειας E να είναι κατειλημμένη. Η ενέργεια της υψηλότερης κατειλημμένης στάθμης ονομάζεται ενέργεια Fermi ή στάθμη Fermi Ε F. Επίδραση της θερμοκρασίας στην κατανομή Fermi Σελίδα από 0

MA8HMA _08.doc Όταν Τ>Ο Κ τα μόνα e που μπορούν να απορροφήσουν ενέργεια είναι αυτά κοντά στην E F, (E F ±) αφού μόνον αυτά μπορούν να ανεβούν σε υψηλότερες στάθμες χωρίς να παραβιάσουν την αρχή του Pauli. Για Τ>0 : f (E) κατανομή Fermi-Dirac. E E ep F + Τα e που είναι στην ουρά της f(e) έχουν Ε>>Ε F ή E-E F >> > E F E f (E) e στατιστική Mawell-Boltzmann τα e περιγράφονται από την κλασσική στατιστική μηχανική και έχουν μέση κινητική ενέργεια () Προσεγγιστικός υπολογισμός της C e. Το ποσοστό των e που διεγείρονται παίρνοντας ενέργεια : E F Η θερμική ενέργεια ενός e που περιγράφεται από Boltzmann: H θερμική ενέργεια/mole: E N () A Θερμική ενέργεια/mole ηλεκτρονίων που μπορούν να διεγερθούν : () E NA() NA > E C e R T Η κλασσική προσέγγιση υπερεκτιμά την C e κατά : E F Σελίδα από 0

MA8HMA _08.doc Παράδειγμα: για Ε F 5eV και T300K 00 Θερμοκρασία Fermi E F F C e R (T/T F) Για κάθε Τ η C e << κλασσική τιμή Πειραματικά αποτελέσματα για την ειδική θερμότητα Υψηλές Τ (300Κ-τήξη): Χαμηλές Τ: C v 3R (νόμος Dulong-Petit) C v ατ 3 +γτ Μονωτές: γ0 C v ατ 3 δονήσεις του πλέγματος. Μέταλλα: γ 0 ο όρος γτ που οφείλεται στα ηλεκτρόνια αγωγιμότητας 0 δηλαδή C e C L T μέταλλα T 3 για χαμηλή Τ μέταλλα + μονωτές 3R για υψηλή Τ μέταλλα + μονωτές Σελίδα 3 από 0

MA8HMA _08.doc Ακριβής υπολογισμός Προσεγγιστικός υπολογισμός π Ce (R ) 5(R ) Ce (R ) καλή συμφωνία Η επιφάνεια Fermi Τα e στα μέταλλα είναι ελεύθερα και βρίσκονται σε συνεχή, * τυχαία κίνηση > έχουν μόνον κινητική ενέργεια E m υ. Ορίζουμε τον χώρο των ταχυτήτων όπου τα e έχουν τυχαίες υ και για Τ0Κ, υ ma υ F > τα e βρίσκονται μέσα σε σφαίρα ακτίνας υ F >σφαίρα Fermi και επιφάνεια Fermi. Η υ F είναι μεγάλη : υ F 0 6 ms - για Ε F 5eV, m * 9.0-3 kg Η Fermi παραμορφώνεται από την αλληλεπίδραση πλέγματος-e. Σελίδα 4 από 0

MA8HMA _08.doc Η Ε F καθορίζεται από τη συγκέντρωση Ν των e. Αποδεικνύεται ότι E F / 3 ( 3π N ) h/ * και για Ν0 8 m -3 Ε F 5eV. m Οι περιορισμοί του ΜΕΕ (η αποτυχία του ΜΕΕ). Το ΜΕΕ προβλέπει ότι σ Ν. Ομως τα δισθενή μέταλλα (Be, Cd, Zn etc) και ορισμένα τρισθενή (Al, In) έχουν χαμηλώτερη αγωγιμότητα από τα μονοσθενή αν και έχουν μεγαλύτερη συγκέντρωση e. Γιατί?? Αν και το ΜΕΕ προβλέπει ότι η αγωγιμότητα οφείλεται στα e θα έπρεπε να έχουν αρνητικό συντελεστή Hall, μερικά μέταλλα έχουν θετικό συντελεστή Hall. Γιατί?? Πειραματικές μετρήσεις της επιφάνειας Fermi αποδεικνύουν ότι συχνά δεν έχει σφαιρικό σχήμα, αντίθετα από τις προβλέψεις του ΜΕΕ. Πρέπει να λάβουμε υπ όψιν την αλληλεπίδραση των e με το πλέγμα. Σελίδα 5 από 0

MA8HMA _08.doc Θερμική αγωγιμότητα μετάλλων Νόμος Wiedemann-Fraz : Ο λόγος της θερμικής προ την ηλεκτρική αγωγιμότητα ενός μετάλλου είναι ανάλογη της θερμοκρασίας. Αποδεικνύει ότι η θερμική αγωγιμότητα των μετάλλων έχει κοινή αρχή με την ηλεκτρική αγωγιμότητα τους : τα ηλεκτρόνια αγωγιμότητας Ποιοτική περιγραφή: H θερμική αγωγιμότητα Κ αυξάνει με την μέση ταχύτητα των σωματιδίων, Η ηλεκτρική αγωγιμότητα σ μειώνεται αυξανομένης της μέσης ταχύτητας των σωματιδίων λόγω γεγονότων σκέδασης Επομένως αναμένεται ότι (Κ/σ) <v> όπου η <v> είναι ανάλογη της «κινητικής» θερμοκρασίας: Δηλαδή αναμένεται ότι K σ Τ mv 3 Απόδειξη To ρεύμα θερμότητας κατά μήκος μεταλλικού σύρματος με βαθμίδα θερμοκρασίας: Σελίδα 6 από 0

MA8HMA _08.doc dt Q K d, όπου Κ θερμική αγωγιμότητα Μέταλλα : ΚΚ e +K ph Μονωτές : K ph 0 K e K K ph Η θερμική αγωγιμότητα όπως υπολογίζεται από το μοντέλο του ελεύθερου ηλεκτρονίου: Παπαγεωργόπουλος Κεφ. 7.6) K Cυ υl (απόδειξη 3 F όπου π Cυ R και υυ F (αφού τα μόνα e που συμμετέχουν σε E F φαινόμενα μεταφοράς είναι αυτά που βρίσκονται στην επιφάνεια Fermi). Για τα στερεά : R Nk Β C π Νk Τ υ K τf 3 π k NT υ E F * m υ F l F υf Fl F Επομένως K π Nk 3m T * τf Σελίδα 7 από 0

MA8HMA _08.doc Όμως σ m * Ne l υ Κ σ π 3 k e T T Νόμος Wiedemann-Fraz Επίσης ορίζεται ο αριθμός Lorenz L 3 πk e K στ η σχέση ανάμεσα στα σ και Κ οφείλεται στα e που συμβάλλουν τόσο στην θερμική όσο και στην ηλεκτρική αγωγιμότητα των μετάλλων. Θερμική αγωγιμότητα επιλεγμένων μετάλλων Στοιχείο Na Cu Ag Au Al Ni Fe Κ (cal/m Ks) 33 94 00 7 50 4 6 Φαινόμενο Hall (879) Το φαινόμενο Hall περιγράφει τις αλλαγές που συμβαίνουν σε ένα αγώγιμο υλικό, μέταλλο ή ημιαγωγό, που ενώ διαρρέεται από ρεύμα ενώ ταυτόχρονα εκτίθεται και σε μαγνητικό πεδίο Β. Σελίδα 8 από 0

MA8HMA _08.doc Το φαινόμενο Hall έδωσε την η πειραματική απόδειξη ότι το ηλεκτρικό ρεύμα στα μέταλλα άγεται από ηλεκτρόνια. Στο δείγμα εφαρμόζεται διαφορά δυναμικού // που οδηγεί το ρεύμα και μαγνητικό πεδίο Β //z. Τα e υφίστανται την επίδραση δύναμης Lorentz: e( vb ) F που ασκείται σε επίπεδο (,z) δηλαδή η F // άξονα y τα e συσσωρεύονται στο ένα άκρο του δείγματος ενώ στο άλλο άκρο εμφανίζεται θετικό φορτίο. αναπτύσσεται το πεδίο Hall Ε Η που είναι αντίθετο προς την Lorentz. Η συσσώρευση φορτίου σταματά όταν: ee eυ B H E H Bυ Σελίδα 9 από 0

MA8HMA _08.doc Γνωρίζουμε ότι: E υ B J H neυ υ J ne E H J B πεδίο Hall ne R H συντελεστής Hall ne Volt m 3 Ο συντελεστής Hall έχει αρνητικό πρόσημο όταν ο Amp Weber κυρίαρχος φορέας είναι τα e και θετικό πρόσημο όταν ο κυρίαρχος φορέας είναι οι οπές. Σε ημιαγωγούς με μεικτή αγωγιμότητα: R Επομένως: H e pμ h e ( nμ + pμ ) e nμ Από μετρήσεις Hall υπολογίζουμε τo n Το + πρόσημο του R Hall αγωγιμότητα από οπές Το πρόσημο του R Hall αγωγιμότητα από ηλεκτρόνια Στους ημιαγωγούς το πρόσημο εξαρτάται από το είδος των προσμείξεων ne τ Υπενθυμίζεται ότι : σ n e μ * m Για να προσδιορίσουμε το n πρέπει να κάνουμε μετρήσεις αγωγιμότητας σ και Hall μ h Σελίδα 0 από 0