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大近似:绝热近似、单电子近似以及周期性势场近似。金属、半导体和绝缘体的能带结构及其特点满带中能级被电子占满,对导电没有贡献,只有半满带才会做贡献。金属的导带是半满带。对于绝缘体它的价带是满带,而导带是空带,由于禁带宽度太大了,以至于价带电子不能够激发到导带上。绝缘体不能导电。半导体,在绝对零度时,价带是满带,而导带是空带,不能导电,当外界条件(光照,热激发等)改变时,半导体的禁带宽度较小,可以把价带顶的电子激发到导带底,于是在导带底有了电子,价带顶有了空穴,可参与导电。能带图如下:
电阻的来源,主要的散射有哪些,有何特点
实际晶体总是不完整的,点缺陷、位错、杂质、晶界、表面,声子、畴
(电畴与磁畴)和应力,以及晶体中原子的热运动,会使周期性势场产生畸变,
畸变的势场对电子散射,形成电阻。
玻尔兹曼方程的基本物理思想及应用条件
Boltzma
方程就是从能带结构出发,将碰撞的作用与分布函数相联系,成为处
理固体中输运现象的出发点。玻尔兹曼方程是求解稳定态下的分布函数,当求
得后就可以对稳定系统求各种物理量统计平均。
玻尔兹曼方程应用条件:①散射过程是局部的,并在空间某一点发生,故散射
是局域的。②在时间上也是局域的。③散射非常弱,电场也比较弱。④考虑的
尺度小于电子的平均时间的事件。
传导电子金属在外电场作用下,可以改变状态的只是费米能级附近的电子,这
些电子在金属中可对电流作出贡献的电子称传导电子。
传导电子分布特点:外加电场后分布函数为
f
k
f0k
k
f
0

k

q

上式的物理意义是在外电场作用下分布函数是在原先的费米分布函数在沿着电
场反方向发生一个整体的平移(k)。
定性解释金属的电阻随温度变化实验现象
电导由载流子浓度和迁移率的乘积决定。在金属中可以认为载流子浓度不随温度
而变化,因此金属的电导的改变主要由迁移率决定。
根据马德森规则,金属的迁移率由晶格振动(声子)与其它缺陷所决定,金属的
电阻率可以表示为
riT
其中r为电子与杂质等缺陷散射产生的电阻,与温度无关。在低温下,当iT
非常小时,r成为电阻的主要部分,一般称为剩余电阻率。iT为电子与声子间
f的散射,与温度有密切相关:对于结构完整的晶体,iT总是存在,iT称为理
想电阻率。当T05TD时,
,声子数正比于温度因此,金属在
高温下电阻率同温度成正比的关系。在很低的温度,即T01TD,
当TTD,
U过程如电子被声子r
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