24.Особенности зонно-энергетической структуры металлов.

В различных веществах, а также в различных формах одного и того же вещества, энергетические зоны располагаются по-разному. Металлы  — зона проводимости и валентная зона перекрываются, образуя одну зону, называемую зоной проводимости, таким образом, электрон может свободно перемещаться между ними, получив любую допустимо малую энергию. Таким образом, при приложении к твёрдому телу разности потенциалов, электроны смогут свободно двигаться из точки с меньшим потенциалом в точку с большим, образуя электрический ток. К проводникам относят все металлы. Зонная теория является основой современной теории твёрдых тел. Она позволила понять природу и объяснить важнейшие свойства проводников, полупроводников и диэлектриков. Величина запрещённой зоны между зонами валентности и проводимости является ключевой величиной в зонной теории, она определяет оптические и электрические свойства материала. Поскольку одним из основных механизмов передачи электрону энергии является тепловой, то проводимость полупроводников очень сильно зависит от температуры. Также проводимость можно увеличить, создав разрёшенный энергетический уровень в запрещённой зоне путём легирования. Таким образом создаются все полупроводниковые приборы: солнечные элементы (преобразователи света в электричество), диоды,транзисторы, твердотельные лазеры и другие.,Переход электрона из валентной зоны в зону проводимости называют процессом генерации носителей заряда (отрицательного — электрона, и положительного — дырки), обратный переход — процессом рекомбинации.

25.Физическая природа электропроводности металлов

Если считать, что все атомы в металлах ионизированы однократно, то концентрация свободных электронов будет равна концентрации атомов и может быть рассчитана по формуле: (d/A)·NA. В соответствии с атомно-кинетической теорией идеальных газов средняя кинетическая энергия электронов, находящихся в состоянии непрерывного хаотического движения, линейно возрастает с температурой: (m0·UCP2)/2 = (3/2)·k·T. Приложение внешнего напряжения приводит к увлечению электронов в направлении действующих сил поля, т.е. электроны получают некоторую добавочную скорость направленного движения, благодаря чему и возникает электрический ток. Плотность тока в проводнике определяется выражением: J = e·n·VCP. В промежутках между столкновениями с узлами решетки электроны при воздействии электрического поля движутся с ускорением a = (e·E)/m0. Максимальная скорость дрейфа, приобретаемая электроном к концу свободного пробега, VMAX = a·t0. После столкновения для большинства электронов скорость направленного движения падает до нуля, т.е. накопленная кинетическая энергия передается атомам решетки. Поэтому среднее значение скорости дрейфа за время свободного пробега равно половине максимального VCP = (е·Е·t0)/(2m0). Подстановка полученных соотношений в формулу для плотности тока приводит к следующему результату: J = [(e2·n·lCP)/(2m0· UCP)]·E = ·E. Средняя дрейфовая скорость электронов окажется вдвое больше. С учетом этой поправки выражение для удельной проводимости принимает следующий вид:  = (e2·n·lCP)/(2m0· UCP). Удельное сопротивление ρ = 1/ [Ом·мм2/м]