Контрольная работа на тему Квантовая теория электропроводности металловвывод уравнения для эффективной массы.

Содержание:

Введение:

Заключение:

Фрагмент текста работы:

Квантовая теория электропроводности металлов вывод уравнения для
эффективной массы В сфере действия низких температур возникает процесс сверхпроводимости в
виде резкого падения общего сопротивления материала. Впервые данное явление
было обнаружено в начале 1911 года Камерлингом-Оннесом для определения значения
ртути при температуре 4.2К. Экспериментально сверхпроводимость металлов
осуществляется двумя способами: включив в металлическую цепь звено из
сверхпроводника, где в момент перехода в сверхпроводящее условие отличие
потенциалов на концах каждого участка будет равна нулю; разместив кольцо из
сверхпроводника в параллельное к нему электромагнитное поле и охладив элемент
ниже температуры перемещения в сверхпроводящее состояние, выключают поле. В
итоге в кольце начинает постепенно индуцироваться незатухающий электрический
ток, циркуляция которого может длиться бесконечно долго. Такой научный
эксперимент подтвердил, что кольцо необходимо поддерживать при определенной
температуре, в результате чего ток в нем будет наблюдаться как минимум в
течение двух лет.

Теория сверхпроводимости металлов была представлена общественности и
научному миру в 1957 году Купером, Бардиным и Шиффером. Проведенные на
сегодняшний день экспериментальные исследования только подтверждают эту
гипотезу. Основная суть ее состоит в следующем: в металле между электронами появляется
особый вид напряжение, помимо интенсивности работы кулоновского отталкивания.
При крайне низких температурах эта гравитация оказывается значительно сильнее
самого отодвигания. В итоге все свободные электроны объединяются в куперовские
пары, представляющие собой бозон.

Энергетические зоны полупроводников

В полупроводниках различают три энергетических зоны: валентную зону,
запрещённую зону и зону проводимости.

Валентная зона — энергетическая область разрешённых электронных состояний
в полупроводнике, заполненная валентными электронами.

Зона проводимости — диапазон энергии, где могут находиться свободные
электроны из валентной зоны, преодолевшие запрещённую зону.

Запрещённая зона — диапазон энергий, которыми не может обладать электрон
в кристалле полупроводника.

Распределение электронов и дырок по энергиям подчиняется статистическим
законам Ферми-Дирака и Максвелла-Больцмана.

Распределение Ферми-Дирака определяет статистическое распределение
заряженных частиц по энергетическим уровням системы, находящейся в
термодинамическом равновесии. В статистике Ферми-Дирака среднее число частиц в
состоянии с энергией ε есть: