14-laboratoriyalıq jumıs. YaríM Ótkizgish zatlar qarsíLÍǴÍNÍŃ temperaturaǵA ǴÁrezliligin úyreniw hám oníŃ qadaǵan zona keńLIǴin aníqlaw kerekli ásbap hám materiallar

14-laboratoriyalıq jumıs.
YARÍM ÓTKIZGISH ZATLAR QARSÍLÍǴÍNÍŃ TEMPERATURAǴA ǴÁREZLILIGIN ÚYRENIW HÁM ONÍŃ QADAǴAN ZONA KEŃLIǴIN ANÍQLAW

Kerekli ásbap hám materiallar: elektron termometr, Ommetr, kernewdi stabillestiretuǵın tok deregi, yarım ótkizgish zat.

Jumıstıń maqseti: laboratoriyalıq jumısın orınlap, student qattı denelerdiń zonalar teoriyasın úyreniwi, metallar hám yarım ótkizgishler qarsılıqların temperaturaǵa baylanıstırıwın biliwi hám túsindiriwi kerek.

Tiykarǵı teoriyalıq maǵlıwmatlar
Qattı deneler elektr ótkizgishligine qaray 3 gruppaǵa bólinedi. Elektr ótkizgishligi Om^-1∙m^-1 ge teń bolǵan zatlar ótkizgishler yamasa metallar dep ataladı. Elektr ótkizgishligi Om^-1∙m^-1 bolǵan zatlar dielektrikler yamasa bólek ójireler dep ataladı hám elektr ótkizgishligi bular aralıǵında bolǵan zatlar yarım ótkizgishler dep atalıp, olardıń elektr ótkizgishligi Om^-1∙m^-1 ge teń bolıp tabıladı.
Yarım ótkizgishler hám metallardıń elektr ótkizgishligin salıstırıp, bular ortasındaǵı ayırmashılıqtı kórip shıǵamız.
Hámme metallarda temperatura artıwı menen alardıń qarsılıǵı artıp baradı, yaǵnıy

bul jerde R₀ - temperatura t=0⁰ C bolǵanda ótkizgishtiń qarsılıǵı hám R(t) - bolsa t⁰ C temperaturadaǵı qarsılıq, α - metall qarsılıǵınıń temperatura koefficienti.
Yarım ótkizgishlerde temperatura artıwı menen olardıń qarsılıǵı azayıp baradı.

bul jerde R₀ hám b - berilgen yarım ótkizgish zatlar ushın turaqlı shama bolıp tabıladı.

1-súwrette metall hám yarım ótkizgish zatlar ushın qarsılıqlardıń temperaturaǵa ǵárezlilik grafiklerı berilgen.

Metallardıń klassik teoriyasına muwapıq metallarda elektr tokın tasıwshı bolıp elektronlar hám bazı metallarda gewekler xızmet etedi.
Eger metallarǵa málim baǵıtta sırtqı elektr maydanı qoyılsa zaryadlanǵan bóleksheler maydan baǵıtına áykes túrde ózleriniń ıssılıq háreket tezliklerine málim tártipli qosımsha tezlik aladı. Nátiyjede metallardaǵı hámme erkin elektronlar sırtqı maydan tásirinde metallardıń bir bóleginen ekinshi bólegine qaray kóship baradı, demek metallarda elektr tokı payda boladı. Bul tok


ge teń bolıp tabıladı. Bunda e - elektron zaryadı. Elektr maydanına kiritilgen ótkizgishtiń elektronları maydan tásirinde onıń baǵıtına keri tezleniw aladı. Elektronǵa tásir etiwshi kúsh bul formuladan tezleniwdi tabamız.


Metallardıń klassik teoriyasına muwapıq metaldaǵı ótkizgish elektronlar tábiyatı ideal ǵaz molekulalarına uqsaǵan dep shamalanadı,

bunda k=1,38∙10 ^-23, m=9,1∙10 ^-31 kg hám úy temperaturasın T=300 K dep alıp, elektronlardıń ortasha tezligin esaplaymız.

Bunday tezlik penen xaotik háreket etiwshi elektronlarǵa endi elektr maydanı tásir etse alar tártipli háreket etip, qandayda bir tezlikke erisedi. Bul tártipli hárekettiń tezligi dreyf tezlik dep ataladı. Tok tıǵızlıǵın esaplaw daǵı bul dreyf tezligi bolıp tabıladı.

Elektronnıń kristall tor ionı menen óz-ara soqlıǵısıwında elektronnıń tártipli háreket tezligi nolge teń boladı. Maydan kernewliligi turaqlı bolǵanda elektron juwırıwınıń aqırındaǵı tezligi υ ǵa teń boladı. Bul jerde τ - elektronnıń tor ionları menen óz-ara eki izbe-ız urılıwı ushın ketken waqıt.
Eger elektronlardıń tezlikler boyınsha bólistiriwin itıbarǵa almasak hám alardıń barlıǵın birdey mánisli - tezlik penen háreket etedi dep alıwımız múmkin. Bunda - erkin juwırıw jolınıń ortasha mánisi. Bul halda tezlik ushın (2) formulanı itibarǵa alıp, tómendegin jazıw múmkin

Juwırıw waqtında tezlik sızıqlı ózgeredi. Sol sebepli onıń ortasha mánisi maksimal mánistiń yarımına teń

bul ańlatpanı (1) ge qoysaq

Bul formulanı Om nızamınıń differencial kórinisi menen salıstırıp

ni payda etemiz.

Demek, metallardıń elektr qarsılıqları erkin elektronlardıń metalldıń kristal tor túyinlerinde jaylasqan ionları menen soqlıǵısıwları nátiyjesinde júzege keledi.

formuladan. Bul jerde μ - elektronlardıń háreketsheńligi dep ataladı, Al υ - elektronlardıń dreyf tezligi.

Kvant teoriyasına muwapıq elektronlardıń metall ishindegi erkin juwırıw jolı

Bul jerde E_el - elastiklik modulı, d - kristall tor turaqlısı, n -metall atomlariniń koncentraciyası.

(7) formulanı (6 ) ǵa qoyıp

di payda etemiz. Bul formula áyne tájiriybe nátiyjelerine sáykes keledi.

Kvant teoriyasına muwapıq kristall jismdagi elektronlar energiyası tap atomdagi elektron energiyası ciyaqlı kvantlanıw ózgeshelikine iye. Elektronlar energiyası energetikalıq qáddi dep atalıwshı tek diskret mánislerdi qabıl ete alıwı múmkin. Kristallardaǵı ruxsat etilgen energetikalıq qáddi zonalarǵa bólinedi.
2 - súwrette atomlar arasındaǵı r aralıqtıń funkciyası retinde túrli qáddiniń bolıniwi kórsetilgen. r₁ hám r₂ eki qıylı kristalldaǵı atomlar arasındaǵı aralıqqa sáykes keledi.
Kristall dúzilisinde valent zona menen odan keyin keletuǵın ótkizgishlik zonası qadaǵan etilgen zona menen ajralıp turadı. Valent zona menen ótkizgishlik zonası arasındaǵı qadaǵan etilgen zona júdá kisi bolsa, bunday zonalar qosılıp ketken sıyaqlı boladı yamasa ótkizgishlik zonası elektronlar menen bólekan toltırılǵan, yaǵnıy eki energetikalıq zonanıń qosılıp ketiwi gúzetiletuǵın kristallar elektr tokın jaqsı ótkeredi. Bular metallar taparı bolıp tabıladı. 2 – súwret.
Valent zona menen ótkizgishlik zonası qadaǵan etilgen zona menen bólekleńen kristallar dielektrikler yamasa bólek ójireler dep ataladı.
Qadaǵan etilgen zonanıń keńligi (3 eV) kisi bolǵan kristallar yarım ótkizgishler dep ataladı (3-súwret).