Материалы электроники и электротехники. Королёв А.П - 11 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

показывает эксперимент, при малом содержании примеси удельное сопротивление возрастает пропорционально
концентрации примесных атомов. Это связано с ограничением длины свободного пробега электрона. В реальном проводнике
эта величина определяется выражением:
пт
111
ll
l
+=
,
где
т
l и
п
l – средние значения длин свободного пробега при рассеянии на тепловых колебаниях решётки и на примесях.
Рассматривая примесный атом в виде сферы с поперечным сечением рассеяния
п
S , для длины свободного пробега
п
l
запишем:
пп
п
1
SN
l
≈ ,
где
п
N – число примесных атомов в единице объёма.
Различные примеси по-разному влияют на остаточное сопротивление металлических проводников. Эффективность
примесного рассеяния опре-деляется возмущающим потенциалом в решётке, значение которого тем выше, чем сильнее
различаются валентности примесных атомов и металла- основы.
Помимо примесей некоторый вклад в остаточное сопротивление вносят собственные дефекты структуры – вакансии,
атомы внедрения, дислокации, границы зёрен. Концентрация точечных дефектов экспоненциально возрастает с
температурой и может достигать высоких значений вблизи точки плавления. Кроме того, вакансии и междоузельные атомы
легко возникают в материале при его облучении частицами высокой энергии. По измеренному значению сопротивления
можно судить о степени радиационного повреждения решётки. Таким же образом можно проследить и за восстановлением
(отжигом) облучённого образца.
Большое влияние на удельное сопротивление металлов и сплавов оказывают искажения, вызываемые напряжённым
состоянием. Степень этого влияния определяется характером напряжений. Например, при всестороннем сжатии у
большинства металлов удельное сопротивление уменьшается. Это объясняется сближением атомов и уменьшением
амплитуды тепловых колебаний решётки.
При упругом растяжении и кручении межатомные расстояния увеличиваются. Это сопровождается усилением
рассеяния электронов и возрастанием ρ. Влияние упругого растяжения или сжатия при условии пропускания тока вдоль
действующей силы учитывается формулой:
(
)
ϕ
σ
±
ρ
=
ρ
1
0
,
где
σ∂
ρ∂
ρ
=ϕ
1
– коэффициент удельного сопротивления по давлению; σ – механическое напряжение в сечении образца.
Знак плюс в выражении соответствует деформации при растяжении, а знак минус – при сжатии. Обычно коэффициент
()
111
Па1051
−−
−=ϕ .
Пластическая деформация и наклёп всегда повышают удельное сопротивление металлов и сплавов. Однако это
повышение даже при значительном наклёпе чистых металлов составляет единицы процентов.
Термическая закалка приводит к повышению ρ, что связано с искажениями решётки, появлением внутренних напряжений.
При рекристаллизационном отжиге удельное сопротивление может быть снижено до первоначального значения в результате
устранения дефектов и снятия напряжений.
2.5. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ
Идеальная решётка металла имеет строго периодический потенциал (рис. 2.2, а).
Если часть атомов меди беспорядочно замещена атомами другого элемента, то поле вблизи примесных атомов не такое,
как вблизи собственных. Потенциал решётки становится непериодическим (рис. 2.2, б). Он нарушается беспорядочно
распределёнными примесями, что приводит к рассеянию носителей и дополнительному электрическому сопротивлению.

Страницы