Электронный ток в металлах. Зависимость противодействия от температуры. Электронный ток в

Все металлы представляют собой кристаллы. Кристаллы, с точки зрения Молекулярно-кинетической теории состоят из кристаллических решеток, при этом из-за великого количества электронов на наружной орбите у ядер атомов, часть электронов теряют свои орбиты и становятся свободными. Железные кристаллические решетки имеют позитивно заряженные катионы (ионы) в узлах решетки, меж узлов решетки много свободных отрицательно заряженных электронов. Электроны творят электронное поле и создают электронный ток, условно упорядоченно двигаясь от области с избытком электронов к области с их изъяном см. Рис 1,2. При повышении температуры увеличивается скорости хаотического движения электронов, а это в свою очередь наращивает число столкновений. При этом упорядоченное движение зарядов убавляется, вырастает противодействие электрическому, упорядоченному движению. При снижении температуры картина меняется - скорость хаотического движения убавляется, убавляется и число столкновений между электронами, при этом упорядоченное движение растет.

В полупроводниках электропроводность несколько иная. Кристаллические решетки полупроводников представляют собой решетки с ковалентной связью каждое ядро атома имеет 4 валентных электрона с помощью которых оно связано с иными 4-мя ядрами. То есть вокруг двух атомов соседей всегда вертятся два общих электрона см Рис 3. На рисунке 3 приведена кристаллическая решетка кремния. В такой образцовой решетке электронного тока не может быть по тому, что в ней нет свободных носителей заряда. Для того, чтоб полупроводник стал проводить ток его решетку необходимо поменять, поменять ковалентную связь. Рассмотрим два образца такого изменения ковалентных связей в решетках 4 валентного кремния Si либо германия Ge см Рис 4. Акцепторные полупроводники получаются при внесении в расплавленный Si или Ge, к примеру, трех валентного индия In, Si+In. В этом случае получим иной сорт зарядов - дырок. Дыркам приписали положительный заряд, так, как при внесении индия, у которого валентность 3, не хватает для полной связи одного электрона. При этом возникает пустопорожнее место (вакансия), которая вносит свой положительный потенциал. Эту вакансию торопятся занять электроны, так, как там пустопорожнее место ( луза ), притягивающая рядом находящиеся электроны. При этом может появляться диффузионный ток (ток смешивания). Получившийся при этом полупроводник получил заглавие Р типа, владеющий дырочной проводимостью. При внесении в расплавленный германий либо кремний, к примеру, мышьяк пятивалентный As, получают донорный полупроводник, та, как у мышьяка 5 валентных электронов. А для связи с иными атомами в кристалле германия либо кремния необходимо четыре. Лишний, не участвующий в связях электрон является отрицательным носителем заряда. Потому такие полупроводники обладают электронной проводимостью. Одно из основных применений полупроводников выпрямители переменного тока. Для выпрямления переменного тока употребляют диоды. На рисунке 5 показано схематично-образное изображение диода. Две соединенные между собой области p и n c электрической и дырочной проводимостью. Выход Р - анод и выход n - катод. В итоге диффузии между областями появляется p - n переход, условно (двери), которые могут закрываться и раскрываться. При прямом включении p - n переход открыт Рис 6 электроны проходят p-n переход и двигаются к + источника , при оборотном - закрыт и тока нет рис 7. При выпрямлении переменного тока p-n переход временами раскрывается и запирается с частотой источника переменного тока.