Lublin 1 X 2020 r.
Półprzewodniki: wprowadzenie
Tadeusz Doma nski
Uniwersytet M. Curie-Skłodowskiej
Opór elektryczny – istota zjawiska
Opór elektryczny – istota zjawiska
Pod wpływem zewnetrznych pól (elektrycznego, magnetycznego, gradientu
temperatur) elektrony walencyjne dryfuja
w przestrzeni, generujac pra d.
Opór elektryczny – istota zjawiska
Ruch elektronów odbywa sie
w sieci jonów
ulegajac procesom rozpraszania, co przejawia sie
jako opór
I =1
RU prawo Ohma
Opór elektryczny – istota zjawiska
Prawo Ohma mozna zapisa c w równowaznej postaci
~J = σ ~E σ ⇐ przewodnictwo wła sciwe
ρ ≡ 1/σ ⇐ opór wła sciwy
Opór elektryczny – istota zjawiska
Opór całkowity wynosi
R = ρ lA
,
Opór elektryczny – istota zjawiska
Opór całkowity wynosi
R = ρ lA
,
gdzie opór wła sciwy ρ
Opór elektryczny – istota zjawiska
Opór całkowity wynosi
R = ρ lA
,
gdzie opór wła sciwy ρ
zalezy od:
• rodzaju materiału,
Opór elektryczny – istota zjawiska
Opór całkowity wynosi
R = ρ lA
,
gdzie opór wła sciwy ρ
zalezy od:
• rodzaju materiału,
• temperatury.
Opór elektryczny – istota zjawiska
Opór całkowity wynosi
R = ρ lA
,
gdzie opór wła sciwy ρ
zalezy od:
• rodzaju materiału,
• temperatury.
1/ρ =nq2τ
m(model P. Drude’go) σ ≡ 1/ρ
n – koncentracja elektronów w pasmie przewodnictwa
Opór elektryczny – znaczenie struktury pasmowej
Opór elektryczny – znaczenie struktury pasmowej
Opór elektryczny – znaczenie struktury pasmowej
Opór elektryczny – znaczenie struktury pasmowej
Temperatura wpływa na warto sc n w półprzewodnikach i izolatorach.
Opór elektryczny – przykłady w temperaturze 20 oC
Opór elektryczny – przykłady w temperaturze 20 oC
miedz 1, 7 × 10−8
Ω· m
aluminium 2, 8 × 10−8
Ω· m
zelazo 1, 0 × 10−7
Ω· m
Opór elektryczny – przykłady w temperaturze 20 oC
miedz 1, 7 × 10−8
Ω· m
aluminium 2, 8 × 10−8
Ω· m
zelazo 1, 0 × 10−7
Ω· m
grafit 2, 5 × 10−6
Ω· m
german 4, 6 × 10−1
Ω· m
krzem 6, 4 × 102
Ω· m
Opór elektryczny – przykłady w temperaturze 20 oC
miedz 1, 7 × 10−8
Ω· m
aluminium 2, 8 × 10−8
Ω· m
zelazo 1, 0 × 10−7
Ω· m
grafit 2, 5 × 10−6
Ω· m
german 4, 6 × 10−1
Ω· m
krzem 6, 4 × 102
Ω· m
diament ∼ 1012
Ω· m
guma ∼ 1013
Ω· m
teflon ∼ 1023
Ω· m
Opór elektryczny – przykłady w temperaturze 20 oC
miedz 1, 7 × 10−8
Ω· m
aluminium 2, 8 × 10−8
Ω· m
zelazo 1, 0 × 10−7
Ω· m
grafit 2, 5 × 10−6
Ω· m
german 4, 6 × 10−1
Ω· m
krzem 6, 4 × 102
Ω· m
diament ∼ 1012
Ω· m
guma ∼ 1013
Ω· m
teflon ∼ 1023
Ω· m
Warto sci oporu róznia
sie o ponad 30 rzedów wielko sci !
Opór elektryczny – przykłady w temperaturze 20 oC
miedz 1, 7 × 10−8
Ω· m
aluminium 2, 8 × 10−8
Ω· m
zelazo 1, 0 × 10−7
Ω· m
grafit 2, 5 × 10−6
Ω· m
german 4, 6 × 10−1
Ω· m
krzem 6, 4 × 102
Ω· m
diament ∼ 1012
Ω· m
guma ∼ 1013
Ω· m
teflon ∼ 1023
Ω· m
Warto sci oporu róznia
sie o ponad 30 rzedów wielko sci !
. ⇐ przewodniki
Opór elektryczny – przykłady w temperaturze 20 oC
miedz 1, 7 × 10−8
Ω· m
aluminium 2, 8 × 10−8
Ω· m
zelazo 1, 0 × 10−7
Ω· m
grafit 2, 5 × 10−6
Ω· m
german 4, 6 × 10−1
Ω· m
krzem 6, 4 × 102
Ω· m
diament ∼ 1012
Ω· m
guma ∼ 1013
Ω· m
teflon ∼ 1023
Ω· m
Warto sci oporu róznia
sie o ponad 30 rzedów wielko sci !
. ⇐ przewodniki
. ⇐ półprzewodniki
Opór elektryczny – przykłady w temperaturze 20 oC
miedz 1, 7 × 10−8
Ω· m
aluminium 2, 8 × 10−8
Ω· m
zelazo 1, 0 × 10−7
Ω· m
grafit 2, 5 × 10−6
Ω· m
german 4, 6 × 10−1
Ω· m
krzem 6, 4 × 102
Ω· m
diament ∼ 1012
Ω· m
guma ∼ 1013
Ω· m
teflon ∼ 1023
Ω· m
Warto sci oporu róznia
sie o ponad 30 rzedów wielko sci !
. ⇐ przewodniki
. ⇐ półprzewodniki
. ⇐ izolatory
Odkrycie nadprzewodnictwa – 8 kwietnia 1911 r.
Stan nadprzewodzacy odkryto (przypadkowo) podczas badania oporu rte
ci.
Ponizej temperatury Tc = 4,2 K (czyli -269 oC) opór całkowicie zanika.
Odkrycie nadprzewodnictwa – 8 kwietnia 1911 r.
Stan nadprzewodzacy odkryto (przypadkowo) podczas badania oporu rte
ci.
Ponizej temperatury Tc = 4,2 K (czyli -269 oC) opór całkowicie zanika.
0 1 2 3 4 5 6
opor
temperatura [K]
,
Odkrycie nadprzewodnictwa – 8 kwietnia 1911 r.
Stan nadprzewodzacy odkryto (przypadkowo) podczas badania oporu rte
ci.
Ponizej temperatury Tc = 4,2 K (czyli -269 oC) opór całkowicie zanika.
0 1 2 3 4 5 6
opor
temperatura [K]
,
Odkrycie nadprzewodnictwa – 8 kwietnia 1911 r.
Stan nadprzewodzacy odkryto (przypadkowo) podczas badania oporu rte
ci.
Ponizej temperatury Tc = 4,2 K (czyli -269 oC) opór całkowicie zanika.
0 1 2 3 4 5 6
opor
temperatura [K]
,
Odkrycie nadprzewodnictwa – 8 kwietnia 1911 r.
Stan nadprzewodzacy odkryto (przypadkowo) podczas badania oporu rte
ci.
Ponizej temperatury Tc = 4,2 K (czyli -269 oC) opór całkowicie zanika.
0 1 2 3 4 5 6
opor
temperatura [K]
,
Odkrycie nadprzewodnictwa – 8 kwietnia 1911 r.
Stan nadprzewodzacy odkryto (przypadkowo) podczas badania oporu rte
ci.
Ponizej temperatury Tc = 4,2 K (czyli -269 oC) opór całkowicie zanika.
0 1 2 3 4 5 6
opor
temperatura [K]
,
Odkrycie nadprzewodnictwa – 8 kwietnia 1911 r.
Stan nadprzewodzacy odkryto (przypadkowo) podczas badania oporu rte
ci.
Ponizej temperatury Tc = 4,2 K (czyli -269 oC) opór całkowicie zanika.
0 1 2 3 4 5 6
opor
temperatura [K]
,
Odkrycie nadprzewodnictwa – 8 kwietnia 1911 r.
Stan nadprzewodzacy odkryto (przypadkowo) podczas badania oporu rte
ci.
Ponizej temperatury Tc = 4,2 K (czyli -269 oC) opór całkowicie zanika.
0 1 2 3 4 5 6
opor
temperatura [K]
,
Odkrycie nadprzewodnictwa – 8 kwietnia 1911 r.
Stan nadprzewodzacy odkryto (przypadkowo) podczas badania oporu rte
ci.
Ponizej temperatury Tc = 4,2 K (czyli -269 oC) opór całkowicie zanika.
0 1 2 3 4 5 6
opor
temperatura [K]
,
Odkrycie nadprzewodnictwa – 8 kwietnia 1911 r.
Stan nadprzewodzacy odkryto (przypadkowo) podczas badania oporu rte
ci.
Ponizej temperatury Tc = 4,2 K (czyli -269 oC) opór całkowicie zanika.
0 1 2 3 4 5 6
opor
temperatura [K]
,
Odkrycie nadprzewodnictwa – 8 kwietnia 1911 r.
Stan nadprzewodzacy odkryto (przypadkowo) podczas badania oporu rte
ci.
Ponizej temperatury Tc = 4,2 K (czyli -269 oC) opór całkowicie zanika.
0 1 2 3 4 5 6
opor
temperatura [K]
,
Odkrycie nadprzewodnictwa – 8 kwietnia 1911 r.
Stan nadprzewodzacy odkryto (przypadkowo) podczas badania oporu rte
ci.
Ponizej temperatury Tc = 4,2 K (czyli -269 oC) opór całkowicie zanika.
0 1 2 3 4 5 6
opor
temperatura [K]
,
Odkrycie nadprzewodnictwa – 8 kwietnia 1911 r.
Stan nadprzewodzacy odkryto (przypadkowo) podczas badania oporu rte
ci.
Ponizej temperatury Tc = 4,2 K (czyli -269 oC) opór całkowicie zanika.
0 1 2 3 4 5 6
opor
temperatura [K]
,
Odkrycie nadprzewodnictwa – 8 kwietnia 1911 r.
Stan nadprzewodzacy odkryto (przypadkowo) podczas badania oporu rte
ci.
Ponizej temperatury Tc = 4,2 K (czyli -269 oC) opór całkowicie zanika.
0 1 2 3 4 5 6
opor
temperatura [K]
,
Odkrycie nadprzewodnictwa – 8 kwietnia 1911 r.
Stan nadprzewodzacy odkryto (przypadkowo) podczas badania oporu rte
ci.
Ponizej temperatury Tc = 4,2 K (czyli -269 oC) opór całkowicie zanika.
0 1 2 3 4 5 6
opor
temperatura [K]
,
Odkrycie nadprzewodnictwa – 8 kwietnia 1911 r.
Stan nadprzewodzacy odkryto (przypadkowo) podczas badania oporu rte
ci.
Ponizej temperatury Tc = 4,2 K (czyli -269 oC) opór całkowicie zanika.
0 1 2 3 4 5 6
opor
temperatura [K]
,
Odkrycie nadprzewodnictwa – 8 kwietnia 1911 r.
Stan nadprzewodzacy odkryto (przypadkowo) podczas badania oporu rte
ci.
Ponizej temperatury Tc = 4,2 K (czyli -269 oC) opór całkowicie zanika.
Odkrycie nadprzewodnictwa – 8 kwietnia 1911 r.
Stan nadprzewodzacy odkryto (przypadkowo) podczas badania oporu rte
ci.
Ponizej temperatury Tc = 4,2 K (czyli -269 oC) opór całkowicie zanika.
.
(Lejda, Holandia) Heike Kamerlingh Onnes
Nadprzewodniki – efekt Meissnera
Nadprzewodniki – efekt Meissnera
Nadprzewodniki charakteryzuja
sie jednocze snie idealnym diamagnetyzmem .
Zjawisko to polega na całkowitym ekranowaniu pola magnetyc znego.
W. Meissner, R. Ochsenfeld ( 1933 r. )
Nadprzewodniki – efekt Meissnera
Pole magnetyczne wnika jedynie do niewielkiej głeboko sci przy powierzchni.
x
B(x) = B0 e−x/λ Heinz i Fritz London (1935 r.)
Nadprzewodniki – efekt Meissnera
Zjawisko Meissnera wykorzystuje sie
np. do profilowania linii sił pola
magnetycznego.
Nadprzewodniki – efekt Meissnera
W ten sposób mozna skompensowa c siłe grawitacji, uzyskujac efekt lewitacji.
Nadprzewodniki – efekt Meissnera
W ten sposób mozna skompensowa c siłe grawitacji, uzyskujac efekt lewitacji.
Nadprzewodniki – efekt Meissnera
W ten sposób mozna skompensowa c siłe grawitacji, uzyskujac efekt lewitacji.
Top Related