Сплавы и соединения для электронной техники. Егоров В.Н. - 13 стр.

    Высокое удельное сопротивление и низкий температурный коэффициент сопротивления
сплавов открыли для них широкие возможности практического применения для изготовления
разнообразных проволочных и пленочных резисторов и переменных сопротивлений
(реостатов), используемых в различных областях техники.


                  2.3 Электропроводность сверхпроводящих сплавов
    У многих металлов и сплавов при температурах, близких к абсолютному нулю, наблюдается
резкое уменьшение удельного сопротивления. Это явление получило название сверхпроводимости,
а температуру Тсв, при которой происходит переход в сверхпроводящее состояние, называют
критической температурой перехода. Впервые сверхпроводимость была обнаружена у ртути при
ТСВ = 4,2 °К голландским физиком X. Каммерлинг-Оннесом.
   Если в кольце из сверхпроводника индуцировать электрический ток (например, с помощью
магнитного поля), то он не будет затухать в течение длительного времени. По скорости
уменьшения магнитного поля наведенного тока в кольце была произведена оценка удельного
сопротивления материалов в сверхпроводящем состоянии. Его значение составило около
10-25 Ом⋅м, что в 1017 раз меньше сопротивления меди при комнатной температуре.
   Физическая природа сверхпроводимости. Явление сверхпроводимости можно понять и обосновать
только с помощью квантовых представлений. Почти полвека с момента открытия
сверхпроводимости сущность этого явления оставалась неразгаданной из-за того, что методы
квантовой механики еще не в полной мере использовались в физике твердого тела.
Микроскопическая теория сверхпроводимости, объясняющая все опытные данные, была
предложена в 1957 г. американскими учеными Бардиным, Купером и Шриффером (теория
БКШ). Значительный вклад в развитие теории сверхпроводимости внесли работы советского
академика Н. Н. Боголюбова.



                                            Рис.2. 3.1 Схема
                                            образования
                                            электронных пар в
                                            сверхпроводящем
                                            металле



       Согласно установившимся представлениям, явление сверхпроводимости возникает в том
случае, когда электроны в металле как бы притягиваются друг к другу. Притяжение электронов
возможно только в среде, содержащей положительно заряженные ионы, поле которых
ослабляет силы кулоновского отталкивания между электронами. Притягиваться могут лишь те
электроны, которые принимают участие в электропроводности, т. е. расположенные вблизи уровня
Ферми. Если такое притяжение имеет место, то электроны с противоположным направлением
импульса и собственного магнитного спина связываются в пары, называемые куперовскими.
В образовании куперовских пар решающую роль играют взаимодействие электронов с
тепловыми колебаниями решетки — фононами. В твёрдом теле электроны могут как поглощать,
так и порождать фононы. Мысленно представим себе следующий процесс: один из электронов,
взаимодействуя с решеткой, переводит ее в возбужденное состояние и изменяет свой импульс;
другой электрон, также взаимодействуя с решеткой, переводит ее в нормальное состояние и
тоже изменяет свой импульс. В результате состояние решетки не изменяется, а электроны
обмениваются квантами тепловой энергии — фононами. Обменное фононное взаимодействие и
вызывает силы притяжения между электронами, которые превосходят силы кулоновского
отталкивания. Обмен фононами при участии решетки происходит непрерывно. В упрощенном
виде обменное фононное взаимодействие проиллюстрировано схемой рис.2.3.1. Электрон,