Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Metale i izolatory Teoria pasmowa ciał stałych Wydział Górnictwa i Geoinżynierii Katedra Ekonomiki i Zarządzania w Przemyśle Kraków, 28.04.16 www.agh.edu.pl.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Metale i izolatory Teoria pasmowa ciał stałych Wydział Górnictwa i Geoinżynierii Katedra Ekonomiki i Zarządzania w Przemyśle Kraków, 28.04.16 www.agh.edu.pl."— Zapis prezentacji:

1 Metale i izolatory Teoria pasmowa ciał stałych Wydział Górnictwa i Geoinżynierii Katedra Ekonomiki i Zarządzania w Przemyśle Kraków,

2 Plan pracy 1.Prąd elektryczny 2.Właściwości elektryczne ciał stałych 3.Ciała stałe o właściwościach elektrycznych 4.Model elektronów swobodnych 5.Teoria Pasmowa 6.Pasma elektronowe 7.Metale w teorii Pasmowej 8.Izolatory w teorii Pasmowej 9.Model Drudego 10.Przepływ prądu w teorii Drudego 11.Podsumowanie

3 Prąd elektryczny  Ruch cząstek obdarzonych ładunkiem  Umownie przyęło się określać kierunek przepływu prądu przez ruch cząstek dodatnich  Płynie od potencjału wyższego do niższego  Aby płynął w ciele należy przyłożyć źródł oprądu

4 Własciwości elektryczne »

5 Ciała stałe o właściwościach elektrycznych  Metale (przewodniki) np. żelazo, stal, aluminium, złoto, miedź, srebro  Izolatory (dielektryki) np. diament, kwarc, tlenek magnezu, szkło, porcelana, guma  Półprzewodniki np. krzem, german

6 Model elektronów swobodnych  Elektrony są oderwane od swoich atomów  Elektrony poruszają się w sposób bezwładny w ciele (podobnie jak gaz w pojemniku)  Elektrony swobodne przewodzą prąd  Jony dodatnie tworzą sieć krystaliczną

7 Teoria Pasmowa  Atomy tworzą siatkę krystaliczną  Elektrony znajdują się w sciśle określonym poziomie energetycznym  Poziomy energetyczne oddziałując między wieloma atomami współtworzą pasma energetyczne  Wyróżniamy : - pasma dozwolone - pasma zabronione

8 Teoria Pasmowa ~∞ 12 Liczba atomów Każde pasmo składa się z ogromnej liczby poziomów energetycznych znajdujących się blisko siebie. Jeżeli ma N atomów, to każdy poziom izolowanego atomu w krysztale musi rozszczepić się na N poziomów.

9 Pasma elektronowe Wyróżniamy dwa rodzaje pasm dozwolonych:  pasmo walencyjne  pasmo przewodnictwa

10 Metale w teorii Pasmowej  Najwyższe pasmo zapełnione połowicznie  Wzbudzone elektrony mogą przejść do nieobsadzonych stanów pasma  Elektrony muszą pokonać małe lub zerowe pasmo wzbronione  Energia najwyższego obsadzonego poziomu energetycznego nazywana jest Energią Fermiego

11 Izolatory w teorii Pasmowej  Najwyższe pasmo zapełnione całkowicie  Wzbudzone elektrony nie osiągną wystarczającej energii, by móc przejść do nieobsadzonych stanów pasma  Elektrony muszą pokonać duże pasmo wzbronione  Poziom Fermiego w okolicy pasma walencyjnego

12 Model Drudego Nazywany również również ”Model elektronów swobodnych, model gazu elektronów swobodnych”, to model przewodnictwa elektrycznego ciał stałych (głównie metali) zaproponowany przez Paula Drudego w 1900 r.

13 Model Drudego  Część elektronów opuszcza macierzysty atom tworząc gaz elektronów przewodnictwa  Gaz tworzą go głównie elektrony walencyjne  Reszta to tzw. elektrony rdzenia jonowego

14 Przepływ prądu w ciałach na zgodność z teorią Drudego  Gęstość elektronów przewodnictwa: gdzie: N Av =6.02× 10 23, A - masa atomowa, ρ - gęstością metalu.  Gęstość prądu w ciele:  Natężenie prądu I (elektronów o prędkości v) płynącego przez powierzchnię A jest równe Gdzie: ne – gęstość elektronów przewodnictwa, vdt- prawdopodobieństwo prędkosci  Gęstość prądu jest wielkością wektorową, więc

15 Przepływ prądu w ciałach na zgodność z teorią Drudego  Zmiana prędkości v 0 jaką uzyskuje elektron w zderzeniu:  Tuż przed następnym zderzeniem osiąga wielkość:  Po uśrednieniu:  Stąd gęstość prądu:

16 Podsumowanie Wyróżniamy trzy podstawowe rodzaje krystalicznych ciał stałych o właściwościach elektrycznych: metale, półprzewodniki i izolatory, Opisuje się je wielkosciami: przewodnictwo, opór własciwy, temperaturowy współczynnik oporu i koncentracja ładunków, Efektem łączenia się atomów w siatki krystaliczne, jest powstawanie pasm energetycznych, tworzonych przez elektrony walencyjne, Wyróżniamy pasma dozwolone (przewodnictwa i walencyjne) i wzbronione, Poziom energetyczny, powyżej którego elektrony nie mogą zmieniać pasm, zwany jest poziomem Fermiego, Wg. Teorii Drudego, część elektronów opuszcza macierzysty atom tworząc tzw. gaz elektronów przewodnictwa (tworzą go głównie elektrony walencyjne - słabo związane z atomem).

17 Dziękuję za uwagę! Wykonał: Patryk Doktor


Pobierz ppt "Metale i izolatory Teoria pasmowa ciał stałych Wydział Górnictwa i Geoinżynierii Katedra Ekonomiki i Zarządzania w Przemyśle Kraków, 28.04.16 www.agh.edu.pl."

Podobne prezentacje


Reklamy Google