የሞገድ ቁጥር ኬከኤሌክትሮን ፍጥነት ጋር የተያያዘ ፒእኩልነት
በእርግጠኛነት ግንኙነት ውስጥ ያለውን ፍጥነት በማዕበል ቁጥር በመተካት፣ እርግጠኛ ያለመሆን ግንኙነትን እናገኛለን ለ ኬእና X፡
ከዚህ ግንኙነት በትክክል ለተገለጸው ይከተላል ኬበክሪስታል ውስጥ ያለው የኤሌክትሮን አቀማመጥ ሙሉ በሙሉ እርግጠኛ አይሆንም. በክሪስታል ውስጥ ያለውን የኤሌክትሮን ተለዋዋጭነት ለማጥናት የፍጥነቱ እና የፍጥነቱ መግለጫዎች ሊኖሩት ይገባል። ስለ ፍጥነት መነጋገር የምንችለው ኤሌክትሮን ቢያንስ በግምት በጠፈር አካባቢ ከሆነ ብቻ ነው።
Δን እናስቀምጥ ኬከዜሮ የተለየ። ከዚያም ኤሌክትሮኑ በክልሉ Δ ውስጥ ይተረጎማል X~1/Δk. በሱፐርላይዜሽን መርህ መሰረት የኤሌክትሮን psi ተግባር እንደ ቅጽ የአውሮፕላን ሞገዶች ድምር ሊወከል ይችላል, የሞገድ ቁጥሮች በ Δ ውስጥ ናቸው. ኬ. Δ ከሆነ ኬትንሽ ነው ፣ የአውሮፕላኑ ሞገዶች ከፍተኛ ቦታ የሞገድ ጥቅል ይመሰርታል። የውጤቱ ሞገድ ከፍተኛው ስፋት በቡድን ፍጥነት ይንቀሳቀሳል
የኤሌክትሮን በጣም ሊከሰት የሚችል ቦታ ከማዕበል ቡድን መሃል ጋር ይጣጣማል። ስለዚህ, ክሪስታል ውስጥ ያለውን የኤሌክትሮን ፍጥነት ይወክላል.
ግንኙነቱን ተጠቅመን በሃይል ድግግሞሽ እንተካው። በውጤቱም ያንን እናገኛለን
አንድ ኤሌክትሮን በክሪስታል ላይ በተገጠመ ውጫዊ የኤሌክትሪክ መስክ ተጽእኖ ስር እንዴት እንደሚሠራ እንወቅ. በዚህ ሁኔታ, ከላጣው መስክ ከተፈጠሩት ኃይሎች በተጨማሪ ኤሌክትሮን የሚሠራው ሞጁሉ እኩል በሆነ ኃይል ነው. ኢ.ኢ.ኤክስት. ወቅት ዲ.ቲይህ ኃይል በኤሌክትሮን ላይ ይሠራል. የሚሰጠውን መግለጫ በመተካት
ይህ ሥራ ክሪስታል ውስጥ ያለውን የኤሌክትሮን ኃይል ለመጨመር ይሄዳል. ዳ=ዲ.ኢ. ውስጥ መተካት ዲ.ኤ.ላይ ዲ.ኢእና ያንን ግምት ውስጥ በማስገባት ግንኙነቱ ላይ ደርሰናል
.
ከዚህ በመነሳት ነው።
አገላለጹን በ ቲበ ክሪስታል ውስጥ የኤሌክትሮን ፍጥነት መጨመርን እናገኛለን
.
ከግምት ውስጥ በማስገባት, እናገኛለን
.
ይህን ቀመር እንደሚከተለው እንፃፍ።
.
በአንድ ክሪስታል ውስጥ የኤሌክትሮን ፍጥነት መጨመር ከውጭው ኃይል ጋር ተመጣጣኝ ነው ኢ.ኢ.ኤክስት. ፍጥነቱ ከኃይሎቹ ድምር ጋር ተመጣጣኝ መሆን ስላለበት ይህ ውጤት ቀላል አይደለም። ኢ.ኢ.ቪኤን እና ኤፍ Kr እና የጥንካሬው አመጣጥ ብቻ ኤፍ Kp ማፋጠን ከኃይላት ድምር ጋር ተመጣጣኝ በሚሆንበት ጊዜ ወደ እውነታው ይመራል። ኢ.ኢ.ቪኤን እና ኤፍ Kp እንዲሁ ከቃሉ ጋር ተመጣጣኝ ነው። ኢ.ኢ.ኤክስት.
ከኒውተን ሁለተኛ ህግ እኩልታ ጋር ማወዳደር
የሚለው አገላለጽ ወደ መደምደሚያው ደርሰናል።
.
በመደበኛነት, ከውጪው ኃይል ጋር በተያያዘ የጅምላ ሚና ይጫወታል, ስለዚህም መጠኑ ይባላል. ውጤታማ ክብደትኤሌክትሮን በአንድ ክሪስታል ውስጥ.
ውጤታማ ክብደት ኤም* ከኤሌክትሮን ብዛት በእጅጉ ሊለያይ ይችላል። ኤም, በተለይም, አሉታዊ እሴቶችን ሊወስድ ይችላል. ይህ የሆነበት ምክንያት በእውነቱ የኒውተን ሁለተኛ ሕግ እኩልነት ቅርፅ ስላለው ነው።
,
በኤሌክትሮን ላይ ባለው የላቲስ መስክ ተግባር ምክንያት ኃይል የት አለ? ከቀመር ጋር ማነፃፀር
መሆኑን በግልፅ ያሳያል ኤም* ከ በእጅጉ ሊለያይ ይችላል። ኤም. ይህ ቢሆንም, ትርጉሙ ነው ኤም* በጉልበት ተጽዕኖ ስር ባለው ጥልፍልፍ ውስጥ የኤሌክትሮን እንቅስቃሴ ተፈጥሮን ይወስናል ኢ.ኢ.ኤክስት. ውጤታማ የሆነ የጅምላ ማስተዋወቅ ከኤሌክትሮኖች ከላቲስ ጋር ያለውን ግንኙነት በማፍለቅ በውጫዊ መስክ ተጽዕኖ ስር የኤሌክትሮኖች እንቅስቃሴን ተፈጥሮ ለመወሰን ያስችላል። ለኤሌክትሮን የጅምላ መጠን በመመደብ ኤም*, በኃይል ተጽዕኖ ሥር የኤሌክትሮን ባህሪን ማጥናት እንችላለን ኢ.ኢ. Vn, እሱን ነጻ ከግምት. ከላይ ከተዘረዘሩት የነፃ ኤሌክትሮን ግምቶች ውስጥ የተገኙት ግንኙነቶች በእነሱ ውስጥ ያለውን እውነተኛ ብዛት ከቀየርን በየጊዜው በሚንቀሳቀስ መስክ ውስጥ ለሚንቀሳቀስ ኤሌክትሮን ትክክለኛ ይሆናሉ ። ኤምውጤታማ የጅምላ ኤም*.
በተለይም ወቅታዊ በሆነ መስክ ውስጥ ያለው አገላለጽ ቅጹ አለው
በእርግጥ ፣ ከ ጋር ድርብ ልዩነት ኬይሰጣል
ከትርጉሙ ጋር የሚስማማው ኤም* (ሴሜ)።
ስለዚህ, በኤሌክትሮን እንቅስቃሴ ላይ ያለው ጥልፍልፍ ተጽእኖ በእንቅስቃሴው እኩልነት ውስጥ በመተካት ግምት ውስጥ ማስገባት ይቻላል, ይህም የውጭውን ኃይል ብቻ ያካትታል. ኢ.ኢ.ቪን ፣ እውነተኛ ክብደት ኤምውጤታማ የጅምላ ኤም*.
ውጤታማ የጅምላ ጥገኝነት እናጠና ኤም* በተፈቀደው የኃይል ባንድ ውስጥ ከኤሌክትሮን "ቦታ" ውስጥ. ከዞኑ ግርጌ አጠገብ (በሥዕሉ 9 ላይ ያሉትን ነጥቦች A እና A ን ይመልከቱ) የክርን ኮርስ ኢ(ኬ)ለነጻ ኤሌክትሮኖች ከርቭ አካሄድ ትንሽ ይለያል። በቅደም ተከተል ኤም* » ኤም.
በማጠፊያው ነጥብ (በስእል 9 ነጥብ B) ከዜሮ ጋር እኩል ነው. ስለዚህም ኤም* ወደ ማለቂያነት ይሄዳል። ይህ ማለት ውጫዊ መስክ የኤሌክትሮኖችን ፍጥነት በሃይል መለወጥ አይችልም ኢለ.
ከተፈቀደው ዞን ጣሪያ አጠገብ (በስእል 9 ነጥብ C) ውፅዓት<0 (С ростом ኬይቀንሳል)። በዚህ መሠረት ውጤታማ ክብደት ኤም* ከዞኑ አናት አጠገብ ያሉ ኤሌክትሮኖች ደረጃቸውን የሚይዙት ወደ አሉታዊነት ይቀየራል። እንደ እውነቱ ከሆነ ይህ ማለት በኃይሎች የጋራ ድርጊት ስር ማለት ነው ኢ.ኢ.ቪኤን እና ኤፍሃይል ባለው ሁኔታ ውስጥ ያለ ቀይ ኤሌክትሮን ኢ C ከውጪው ኃይል በተቃራኒ አቅጣጫ ፍጥነትን ይቀበላል ኢ.ኢ.ኤክስት.
በመጀመሪያ ሲታይ፣ ትንሽ ጉልበት ያለው ኤሌክትሮን በታላቅ ችግር በጠንካራ ክሪስታል ውስጥ የሚጨምቅ ሊመስል ይችላል። በውስጡ ያሉት አቶሞች የተደረደሩት ማዕከሎቻቸው ጥቂት አንጋስትሮም ብቻ እንዲኖራቸው ነው፣ እና ኤሌክትሮኖች በሚበተኑበት ጊዜ ውጤታማ የሆነው የአተም ዲያሜትር 1A ወይም ከዚያ በላይ ነው። በሌላ አነጋገር አተሞች በመካከላቸው ካሉ ክፍተቶች ጋር ሲነፃፀሩ በጣም ትልቅ ናቸው ስለዚህ በግጭቶች መካከል ያለው አማካኝ የነፃ መንገድ በበርካታ አንጎርዶች ቅደም ተከተል ላይ እንደሚሆን መጠበቅ እንችላለን, ይህም በተግባር ዜሮ ነው. ኤሌክትሮኖች ወዲያውኑ ወደ አንድ ወይም ሌላ አቶም እንደሚበሩ መጠበቅ አለበት. ቢሆንም፣ በጣም የተለመደው የተፈጥሮ ክስተት አጋጥሞናል፡ ጥልፍልፍ ተስማሚ በሚሆንበት ጊዜ ኤሌክትሮን በክሪስታል ውስጥ በቀላሉ ለመሮጥ ምንም አያስከፍልም፣ ልክ እንደ ቫክዩም ነው። ይህ እንግዳ እውነታ ብረቶች በቀላሉ ኤሌክትሪክን የሚያካሂዱበት ምክንያት ነው; በተጨማሪም, ብዙ በጣም ጠቃሚ መሳሪያዎችን መፈልሰፍ አስችሏል. ለምሳሌ, ለእሱ ምስጋና ይግባውና, ትራንዚስተር የሬዲዮ ቱቦን መኮረጅ ይችላል. በሬዲዮ ቱቦ ውስጥ ኤሌክትሮኖች በቫኩም ውስጥ በነፃነት ይንቀሳቀሳሉ, በትራንዚስተር ውስጥም እንዲሁ በነፃነት ይንቀሳቀሳሉ, ግን በክሪስታል ጥልፍልፍ ብቻ. በትራንዚስተር ውስጥ የሚከሰተውን ዘዴ በዚህ ምዕራፍ ውስጥ ይገለጻል; የሚቀጥለው ምዕራፍ እነዚህን መርሆች በተለያዩ ተግባራዊ መሳሪያዎች ላይ ተግባራዊ ለማድረግ ተወስኗል።
ክሪስታል ውስጥ ኤሌክትሮኖች መምራት በጣም አጠቃላይ የሆነ ክስተት አንዱ ምሳሌ ነው። ኤሌክትሮኖች ብቻ ሳይሆን ሌሎች "ነገሮች" በክሪስታል ውስጥ ሊጓዙ ይችላሉ. ስለዚህ የአቶሚክ ማበረታቻዎች በተመሳሳይ መንገድ ሊጓዙ ይችላሉ. ስለ ጠንካራ ግዛት ፊዚክስ ስናጠና አሁን የምንናገረው ክስተት በየጊዜው ይነሳል.
ቀደም ሲል ሁለት ግዛቶች ያላቸውን ስርዓቶች ምሳሌዎችን ደጋግመን መርምረናል. እስቲ በዚህ ጊዜ ኤሌክትሮን ከሁለት አቀማመጥ በአንዱ ሊሆን ይችላል, እና በእያንዳንዳቸው ውስጥ በተመሳሳይ አካባቢ ውስጥ ይገኛል. እንዲሁም ለኤሌክትሮን ከአንድ ቦታ ወደ ሌላ ቦታ የሚሸጋገርበት የተወሰነ ስፋት እና በተፈጥሮም ልክ እንደ ምዕ. 8, § 1 (እትም 8) ለሞለኪውላር ሃይድሮጂን ion. ከዚያም የኳንተም ሜካኒክስ ህጎች ወደሚከተለው ውጤት ይመራሉ. ኤሌክትሮን የተወሰነ ኃይል ያላቸው ሁለት ሊሆኑ የሚችሉ ግዛቶች ይኖሩታል, እና እያንዳንዱ ሁኔታ በኤሌክትሮን ስፋት ከሁለቱ መሰረታዊ ቦታዎች በአንዱ ሊገለጽ ይችላል. በእያንዳንዱ የተወሰነ የኃይል ሁኔታ ውስጥ የእነዚህ ሁለት ስፋቶች መጠኖች በጊዜ ውስጥ ቋሚ ናቸው, እና ደረጃዎች በተመሳሳይ ድግግሞሽ ይለወጣሉ. በሌላ በኩል, ኤሌክትሮኖል መጀመሪያ በአንድ ቦታ ላይ ከነበረ, ከጊዜ በኋላ ወደ ሌላ ይንቀሳቀሳል, እና በኋላም ወደ መጀመሪያው ቦታ ይመለሳል. የ amplitude ለውጦች ከሁለት የተገናኙ ፔንዱለም እንቅስቃሴ ጋር ተመሳሳይ ናቸው።
እስቲ አሁን አንድ ጥሩ ክሪስታል ጥልፍልፍ እንመርምርና በውስጡ ኤሌክትሮን የተወሰነ ጉልበት ያለው የተወሰነ አቶም አጠገብ በሚገኝ አንድ “ቀዳዳ” ውስጥ እንደሚገኝ አስብ። እንዲሁም ኤሌክትሮን የተወሰነ ስፋት እንዳለው እናስብ ወደ ሌላ አተም አቅራቢያ ወደሚገኝ ሌላ ቀዳዳ ይዝለሉ። ልክ እንደ ሁለት-ግዛት ስርዓት ነው፣ ግን ከተጨማሪ ውስብስቦች ጋር። አንድ ኤሌክትሮን ወደ አጎራባች አቶም ከደረሰ በኋላ ወደ አዲስ ቦታ ሊሄድ ወይም ወደ መጀመሪያው ቦታው ሊመለስ ይችላል. ይህ ሁሉ በጣም ብዙ አይመስልም ጥ ን ድስንት የተገናኙ ፔንዱለም አለ? ማለቂያ የሌለው ስብስብፔንዱለም እርስ በርስ የተያያዙ. በመጀመሪያው አመት የሞገድ ስርጭት ከታየባቸው ከእነዚህ ማሽኖች ውስጥ አንዱን (ከተጣመመ ሽቦ ጋር በተያያዙ ረጅም ዘንጎች የተሰራ) በመጠኑ የሚያስታውስ ነው።
አንድ harmonic oscillator ከሌላ harmonic oscillator ጋር የተገናኘ፣ እሱም በተራው ከሚቀጥለው oscillator ጋር የተገናኘ፣ የትኛው፣ ወዘተ...፣ እና በአንድ ቦታ ላይ የሆነ አይነት ጥሰት ከፈጠሩ እንደ ማዕበል መስፋፋት ይጀምራል። በሽቦው ላይ. በረጅም ሰንሰለት ውስጥ ኤሌክትሮኖችን ከአንዱ አተሞች አጠገብ ካስቀመጡት ተመሳሳይ ነገር ይከሰታል።
እንደ አንድ ደንብ ፣ በመካኒኮች ውስጥ ያሉ ችግሮች በተረጋጋ ሞገዶች ቋንቋ በቀላሉ ይፈታሉ ። ይህ የአንድ ነጠላ ድንጋጤ ውጤቶችን ከመተንተን ቀላል ነው። ከዚያም የተወሰነ አይነት የመፈናቀያ ንድፍ ይታያል፣ እሱም በመላው ክሪስታል ውስጥ ልክ እንደ ማዕበል በተወሰነ ቋሚ ድግግሞሽ ይሰራጫል። በኤሌክትሮን ተመሳሳይ ነገር ይከሰታል, እና በተመሳሳይ ምክንያት, ኤሌክትሮን በኳንተም ሜካኒክስ ውስጥ በተመሳሳይ እኩልታዎች ይገለጻል.
ነገር ግን አንድ ነገር ማስታወስ ያስፈልግዎታል-የኤሌክትሮን ስፋት በተሰጠው ቦታ ላይ ነው ስፋት፣ዕድል አይደለም. ኤሌክትሮን በቀላሉ ከአንዱ ቦታ ወደ ሌላ ቦታ ቢያፈስ፣ ልክ እንደ ጉድጓድ ውሃ፣ ያኔ ባህሪው ፍጹም የተለየ ይሆናል። እንበል፣ ሁለት የውኃ ማጠራቀሚያዎችን በቀጭኑ ቱቦ ካገናኘን ከአንዱ ታንከር የሚገኘው ውሃ በጠብታ ወደ ሌላው የሚፈስበት ከሆነ፣ የውሃው መጠን በከፍተኛ ደረጃ እኩል ይሆናል። በኤሌክትሮን አማካኝነት የመጠን ፍንጣቂ አለ፣ እና አንድ ወጥ የሆነ የፕሮባቢሊቲ መፍሰስ አይደለም። እና ከምናባዊው ቃል ባህሪያት አንዱ (ምክንያት እኔበኳንተም ሜካኒክስ ልዩነት እኩልታዎች) - ገላጭ መፍትሄን ወደ ኦስቲልተር ይለውጣል. እና ከዚህ በኋላ የሚሆነው ውሃ ከአንዱ ማጠራቀሚያ ወደ ሌላው እንዴት እንደሚፈስ በምንም መልኩ አይመሳሰልም.
አሁን የኳንተም ሜካኒካል ጉዳይን በቁጥር መተንተን እንፈልጋለን። ረጅም የአተሞች ሰንሰለት ያካተተ ባለ አንድ አቅጣጫዊ ሥርዓት ይኑር (ምሥል 11.1 ሀ)። (በእርግጥ ክሪስታል ሶስት አቅጣጫዊ ነው, ነገር ግን በሁለቱም ሁኔታዎች ፊዚክስ በጣም ተመሳሳይ ነው, አንድ-ልኬት ጉዳይ ከተረዱ, በሦስት ልኬቶች ምን እንደሚፈጠር መረዳት ይችላሉ.) ካስቀመጥን ምን እንደሚሆን ማወቅ እንፈልጋለን. አንድ ግለሰብ ኤሌክትሮን. እርግጥ ነው, በእውነተኛ ክሪስታል ውስጥ እንደዚህ ያሉ ኤሌክትሮኖች በሺዎች የሚቆጠሩ ናቸው. ግን አብዛኛዎቹ (በማይሰራ ክሪስታል ውስጥ ሁሉም ማለት ይቻላል) በእንቅስቃሴው አጠቃላይ ምስል ውስጥ ቦታቸውን ይይዛሉ ፣ እያንዳንዱም በራሱ አቶም ዙሪያ ይሽከረከራል ፣ እና ሁሉም ነገር ሙሉ በሙሉ የተረጋጋ ይሆናል። እና ወደ ውስጥ ብናስቀምጠው ምን እንደሚሆን መነጋገር እንፈልጋለን ተጨማሪኤሌክትሮን. ሌሎች ኤሌክትሮኖች ስለሚያደርጉት ነገር አናስብም ምክንያቱም ጉልበታቸውን ለመለወጥ ብዙ የመነቃቃት ኃይል እንደሚጠይቅ እንገምታለን። ኤሌክትሮን እንጨምራለን እና አዲስ ደካማ የታሰረ አሉታዊ ion እንፈጥራለን። እየሆነ ያለውን ነገር መከታተል ይህ ተጨማሪኤሌክትሮን ፣ የአተሞችን ውስጣዊ አሠራር ችላ እያለን አንድ ግምታዊ እናደርጋለን።
ይህ ኤሌክትሮኖች አሉታዊ ion ወደ አዲስ ቦታ በማስተላለፍ ወደ ሌላ አቶም መንቀሳቀስ እንደሚችሉ ግልጽ ነው. እንገምታለን (በትክክል ኤሌክትሮን ከፕሮቶን ወደ ፕሮቶን "እንደሚዘለው") ኤሌክትሮን ከአቶም ወደ ጎረቤቶቹ በተወሰነ ስፋት በማንኛውም በኩል "መዝለል" ይችላል.
እንዲህ ዓይነቱን ሥርዓት እንዴት መግለፅ ይቻላል? ምክንያታዊ መሠረታዊ ግዛቶች ተብለው የሚታሰቡት ምንድን ናቸው? ኤሌክትሮኖች ሁለት ሊሆኑ የሚችሉ ቦታዎች ብቻ ሲኖራቸው ያደረግነውን ካስታወሱ, መገመት ይችላሉ. በሰንሰለታችን ውስጥ ባሉት አቶሞች መካከል ያሉት ሁሉም ርቀቶች ተመሳሳይ ይሁኑ እና በቅደም ተከተል እንቁጠራቸው ፣ እንደ ምስል. 11.1፣ ሀ.አንድ መሠረታዊ ሁኔታ ኤሌክትሮን ወደ አቶም ቁጥር 6 ሲጠጋ ነው. ሌላው መሰረታዊ ሁኔታ ኤሌክትሮን ከቁጥር 7 አጠገብ, ወይም ከቁጥር 8 አጠገብ, ወዘተ. የ nth ቤዝ ሁኔታ ኤሌክትሮን በአተም ቁጥር አጠገብ ይገኛል በማለት ሊገለጽ ይችላል. n.ይህንን መሰረታዊ ሁኔታ እንጥቀስ |n>። ከበለስ. 11.1 ሦስቱ መሠረታዊ ግዛቶች ምን ማለታቸው እንደሆነ ግልጽ ነው።
እነዚህን መሰረታዊ ግዛቶች በመጠቀም፣ የኛን ባለ አንድ-ልኬት ክሪስታል ማንኛውንም ግዛት |φ> መግለጽ እንችላለን፣ ሁሉንም ስፋቶች በመጥቀስ
በተጨማሪም ኤሌክትሮን ከአንዱ አተሞች አጠገብ በሚሆንበት ጊዜ በግራ ወይም በቀኝ በኩል ወደ አቶም ስለሚፈስ የተወሰነ ስፋት ይኖረዋል ብለን ማሰብ እንፈልጋለን። በጣም ቀላሉን ጉዳይ እንውሰድ, ወደ ቅርብ ጎረቤቶች ብቻ ሊፈስ እንደሚችል ሲታመን እና ወደ ሚቀጥለው ጎረቤት በሁለት ደረጃዎች ሊደርስ ይችላል. ከአንድ አቶም ወደ ጎረቤት የሚዘል የኤሌክትሮን ስፋት እኩል ነው ብለን እናስብ አአአ/ ሸ (በአንድ ክፍለ ጊዜ)።
ኖቴሽን ለጊዜ እና ስፋት እንለውጠው
እያንዳንዱን ስፋት ካወቁ በ nበተወሰነ ቅጽበት፣ ከዚያም የፍፁም እሴቶቻቸውን ካሬዎች በመውሰድ፣ በዚያን ጊዜ አቶሙን ከተመለከቱ ኤሌክትሮን የማየት እድል ሊያገኙ ይችላሉ። n.
ግን ትንሽ ቆይቶ ምን ይሆናል? ካጠናናቸው የሁለት-ግዛት ስርዓቶች ጋር በማነፃፀር ፣ለዚህ ስርዓት የሃሚልቶኒያን እኩልታዎችን በእንደዚህ አይነት እኩልታዎች መልክ ለማዘጋጀት ሀሳብ አቅርበናል-
በቀኝ በኩል የመጀመሪያው ኮፊሸን ኢ 0በአካላዊ ሁኔታ ኤሌክትሮን ከአንዱ አቶም ወደ ሌላው መፍሰስ ካልቻለ የሚኖረው ጉልበት ነው። (የምንጠራው ነገር ምንም አይደለም። ኢ 0;ብዙ ጊዜ አይተናል በእውነቱ ይህ ከዜሮ ሃይል ምርጫ ሌላ ምንም ማለት አይደለም። የመጨረሻው ቃል የሚፈሰውን ስፋት ይወክላል (n-1) ፎሳ. እንደተለመደው, ሀእንደ ቋሚ (ገለልተኛ). ቲ).
ለማንኛውም ግዛት ባህሪ ሙሉ መግለጫ | φ> ለእያንዳንዱ ስፋት አስፈላጊ ነው በ nአንድ ዓይነት እኩልታ ይኑርዎት (11.3)። በጣም ብዙ ቁጥር ያላቸው አቶሞች ያለው ክሪስታልን ለመመልከት ስላሰብን ፣ እጅግ በጣም ብዙ ግዛቶች እንዳሉ እንገምታለን ፣ አተሞች በሁለቱም አቅጣጫዎች ያለማቋረጥ ይዘረጋሉ። (በተወሰነ የአተሞች ብዛት ጫፎቹ ላይ ለሚሆነው ነገር ልዩ ትኩረት መስጠት አለቦት።) እና የመሠረታችን ስቴቶች ቁጥር N እጅግ በጣም ብዙ ከሆነ ፣ አጠቃላይ የሀሚልቶኒያን እኩልታዎች ስርዓት ማለቂያ የለውም! ከፊሉን ብቻ እንጽፋለን፡-
ትምህርት 15. ክሪስታሎች ውስጥ ኤሌክትሮኖች
15.1. ብረቶች የኤሌክትሪክ conductivity
የኳንተም ሜካኒካል ስሌቶች እንደሚያሳዩት በጥሩ ክሪስታል ጥልፍልፍ ሁኔታ ውስጥ ፣ ኮንዲሽነሮች ኤሌክትሮኖች በሚንቀሳቀሱበት ጊዜ ምንም ዓይነት ተቃውሞ አይሰማቸውም እና የብረታ ብረት ኤሌክትሪክ ንክኪነት በጣም ትልቅ ይሆናል . እንደ ሞገድ-ቅንጣት ድብልታ, የኤሌክትሮን እንቅስቃሴ ከማዕበል ሂደት ጋር የተያያዘ ነው. ጥሩ የብረት ክሪስታል ጥልፍልፍ (አንጓዎቹ ቋሚ ቅንጣቶችን ይዘዋል እና ምንም ወቅታዊ ጥሰቶች የሉም) እንደ ኦፕቲካል ተመሳሳይነት ያለው መካከለኛ ነው - “የኤሌክትሮን ሞገዶችን” አይበታተንም። ይህ ብረት ለኤሌክትሪክ ጅረት ምንም ዓይነት ተቃውሞ የማይሰጥ ከሆነ - የታዘዘው የኤሌክትሮኖች እንቅስቃሴ። “የኤሌክትሮን ሞገዶች”፣ ጥሩ በሆነ የብረታ ብረት ጥልፍልፍ ውስጥ የሚባዙት፣ በፍርግርጉ ኖዶች ዙሪያ የሚዞሩ እና ብዙ ርቀት የሚጓዙ ይመስላሉ።
በብረት እውነተኛ ክሪስታል ጥልፍልፍ ውስጥ ሁል ጊዜ የማይታዩ ነገሮች አሉ ፣ እነሱም ለምሳሌ ቆሻሻዎች ፣ ክፍት ቦታዎች ሊሆኑ ይችላሉ ። ኢ-ሆሞጂኒቲዎች እንዲሁ በሙቀት መለዋወጥ ይከሰታሉ። በእውነተኛ ክሪስታል ጥልፍልፍ ውስጥ "የኤሌክትሮን ሞገዶች" በ inhomogeneities የተበታተኑ ናቸው, ይህም የብረታ ብረት ኤሌክትሪክ መከላከያ ምክንያት ነው. የ "ኤሌክትሮን ሞገዶች" ከሙቀት ንዝረት ጋር በተያያዙ ኢንሆሞጂኖች መበተን እንደ ኤሌክትሮኖች ከፎኖኖች ጋር ግጭት ተደርጎ ሊወሰድ ይችላል።
የኤሌክትሪክ መቋቋም ( ρ ) ብረቶች በቅጹ ውስጥ ሊወከሉ ይችላሉ
የት ρ ማወዛወዝ - በጡንቻው የሙቀት ንዝረት ምክንያት የሚመጣ ተቃውሞ ፣ ρ በግምት - በንጽሕና አተሞች ላይ በኤሌክትሮን መበታተን ምክንያት መቋቋም. ጊዜ ρ ማወዛወዝ በሚቀንስ የሙቀት መጠን ይቀንሳሉ እና ወደ ዜሮ ይሂዱ ቲ= 0 K. ቃል ρ በትንሹ የቆሻሻ ክምችት ላይ በሙቀት ላይ የተመካ አይደለም እና የሚባሉትን ይመሰርታል ቀሪ sopro ምላሽ ብረት፣ ማለትም ብረቱ በ 0 ኪ አቅራቢያ ያለው ተቃውሞ።
በኳንተም ቲዎሪ መሠረት የሚከናወነው የብረታ ብረት ኤሌክትሪክ ኮንዳክሽን ስሌት ለብረት ልዩ የኤሌክትሪክ ንክኪነት መግለጫ ይመራል ።
በመልክ ለ ክላሲካል ቀመር የሚመስለው σ
ነገር ግን ፍጹም የተለየ አካላዊ ይዘት አለው። እዚህ ፒ -በብረት ውስጥ የመተላለፊያ ኤሌክትሮኖች ትኩረት;<ℓ
ኤፍ> የፌርሚ ሃይል ያለው ኤሌክትሮን አማካኝ ነፃ መንገድ ነው።
እንደ ክላሲካል ንድፈ ሐሳብ, የኤሌክትሮኖች አማካኝ የሙቀት እንቅስቃሴ ፍጥነት<ዩ> ~ √
ቲ፣ስለዚህ, እሷ የሙቀት ላይ የተወሰነ የኤሌክትሪክ conductivity σ ያለውን እውነተኛ ጥገኛ ማብራራት አልቻለችም. በኳንተም ቲዎሪ, አማካይ ፍጥነት<ዩ F> በሙቀት ላይ የተመካ አይደለም፣ ምክንያቱም በሙቀት ለውጥ የፌርሚ ደረጃ ምንም ለውጥ እንደሌለ ስለተረጋገጠ ((14.53 ይመልከቱ))። ነገር ግን, እየጨመረ በሚሄድ የሙቀት መጠን, የ "ኤሌክትሮን ሞገዶች" በሊቲስ (በፎኖኖች) የሙቀት ንዝረቶች ላይ መበታተን ይጨምራል, ይህም የኤሌክትሮኖች አማካይ የነጻ መንገድ መቀነስ ጋር ይዛመዳል. በክፍል ሙቀት<ℓ
ረ>~ ቲ-1, ስለዚህ ነፃነት ተሰጥቶታል
በብረት ውስጥ በኤሌክትሮኖች እንቅስቃሴ እና በኳንተም ሜካኒካል ትርጓሜ መካከል ያለው የጥንታዊ ትርጓሜ ልዩነት እንደሚከተለው ነው። ክላሲካል ፣ እንደዚያ ይገመታል ሁሉም ኤሌክትሮኖች በውጫዊ የኤሌክትሪክ መስክ ተረብሸዋል. በኳንተም ሜካኒካል አተረጓጎም አንድ ሰው ግምት ውስጥ ማስገባት ይኖርበታል, ምንም እንኳን ሁሉም ኤሌክትሮኖች በኤሌክትሪክ መስክ የተበላሹ ቢሆኑም, የጋራ እንቅስቃሴያቸው በሜዳው ላይ እንደ መዘበራረቅ በተሞክሮ ይገነዘባል. በፌርሚ ደረጃ አቅራቢያ ግዛቶችን የሚይዙ ኤሌክትሮኖች ብቻ . በተጨማሪም ፣ በጥንታዊው ትርጓሜ ፣ የቀመር መለያ (15.1) የተለመደው የኤሌክትሮን ብዛት መያዝ አለበት ። ቲ.ከኳንተም ሜካኒካል ትርጓሜ ጋር ከተለመደው የጅምላ መጠን ይልቅ, የኤሌክትሮኑ ውጤታማ ክብደት መወሰድ አለበት ኤም *. ይህ ሁኔታ የአጠቃላይ ህግ መገለጫ ነው, በዚህ መሠረት በነጻ ኤሌክትሮን ግምታዊ ግኝቶች ውስጥ የተገኙት ግንኙነቶች በጨረፍታ መስክ ውስጥ ለሚንቀሳቀሱ ኤሌክትሮኖች ትክክለኛ ይሆናሉ, እውነተኛው ብዛት በውስጣቸው ከተተካ. ኤምኤሌክትሮን ውጤታማ ክብደት ኤም*.
15.2. ሴሚኮንዳክተሮች የኤሌክትሪክ conductivity
ሴሚኮንዳክተሮች በ 0 K የቫሌንስ ባንድ ሙሉ በሙሉ በኤሌክትሮኖች የተሞሉ ክሪስታሎች ናቸው (ምስል 14.14 ይመልከቱ. ለ), እና የባንዱ ክፍተት ትንሽ ነው. ሴሚኮንዳክተሮች ስማቸው ከኤሌክትሪክ አሠራር አንጻር በብረታ ብረት እና በዲኤሌክትሪክ መካከል መካከለኛ ቦታ ስለሚይዙ ነው. ሆኖም ግን, ባህሪያቸው የባህሪው የመተላለፊያ እሴት አይደለም, ነገር ግን የሙቀት መጠኑ እየጨመረ በሄደ መጠን (ለብረታ ብረት ይቀንሳል).
15.2.1. የሴሚኮንዳክተሮች ውስጣዊ አሠራር
ውስጣዊ ሴሚኮንዳክተሮች በኬሚካላዊ ንጹህ ሴሚኮንዳክተሮች ናቸው, እና የእነሱ አመዳደብ ውስጣዊ ኮንዳክሽን ይባላል. የውስጣዊ ሴሚኮንዳክተሮች ምሳሌዎች በኬሚካላዊ ንፁህ Ge፣ Si፣ እንዲሁም ብዙ የኬሚካል ውህዶች፡ InSb፣ GaAs፣ CdS፣ ወዘተ ያካትታሉ።
በ 0 K እና ሌሎች ውጫዊ ሁኔታዎች በሌሉበት, ውስጣዊ ሴሚኮንዳክተሮች እንደ ዳይኤሌክትሪክ ይሠራሉ. የሙቀት መጠኑ እየጨመረ በሄደ መጠን ኤሌክትሮኖች ከ valence band I ወደ ታችኛው የኮንዳክሽን ባንድ I I (ምስል 15.1) ሊተላለፉ ይችላሉ. የኤሌክትሪክ መስክ ክሪስታል ላይ ሲተገበር ከሜዳው ጋር ይንቀሳቀሳሉ እና የኤሌክትሪክ ፍሰት ይፈጥራሉ. ስለዚህ, ዞን I, ከኤሌክትሮኖች ጋር በከፊል "ሰራተኞች" በመኖሩ ምክንያት, የመተላለፊያ ባንድ ይሆናል. በኤሌክትሮኖች ምክንያት የውስጣዊ ሴሚኮንዳክተሮች እንቅስቃሴ ይባላል የኤሌክትሮኒክስ ኮንዳክሽን ወይም conductivity n - ዓይነት.
ኤሌክትሮኖችን ከዞን I ወደ ዞን I በማስተላለፉ ምክንያት ባዶ ግዛቶች በቫሌንስ ባንድ ውስጥ ይነሳሉ ፣ ጉድጓዶች
. በውጫዊ ኤሌክትሪክ መስክ ከአጎራባች ደረጃ ያለው ኤሌክትሮን በኤሌክትሮን ወደ ተለቀቀው ቦታ ሊንቀሳቀስ ይችላል - ቀዳዳ - እና ኤሌክትሮኖ በወጣበት ቦታ ላይ ቀዳዳ ይታያል, ወዘተ. ይህ በኤሌክትሮኖች ቀዳዳዎችን የመሙላት ሂደት እኩል ነው. ቀዳዳውን ከኤሌክትሮኑ እንቅስቃሴ ጋር በተቃራኒ አቅጣጫ ማንቀሳቀስ, ጉድጓዱ ከኤሌክትሮኖል ክፍያ ጋር እኩል የሆነ አወንታዊ ክፍያ እንዳለው.
ሩዝ. 15.1 ምስል. 15.2
በ quasiparticles - ጉድጓዶች ምክንያት የሚከሰቱ ውስጣዊ ሴሚኮንዳክተሮች (ኮንዳክሽን) ተጠርተዋል ቀዳዳ conductivity ወይም conductivity p-አይነት .
ስለዚህ, በውስጣዊ ሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ ሁለት የመተላለፊያ ዘዴዎች ይታያሉ - ኤሌክትሮኒካዊ እና ቀዳዳ. የኋለኛው ወደ conduction ባንድ ውስጥ ጓጉተናል ኤሌክትሮኖች ጋር የሚዛመድ በመሆኑ, conduction ባንድ ውስጥ የኤሌክትሮኖች ቁጥር valence ባንድ ውስጥ ቀዳዳዎች ቁጥር ጋር እኩል ነው. ስለዚህ, የመተላለፊያ ኤሌክትሮኖች እና ቀዳዳዎች ስብስቦች በቅደም ተከተል ከተገለጹ nሠ እና n p, ከዚያ
nሠ = nአር. |
የሴሚኮንዳክተሮች ንፅፅር ሁል ጊዜ ይደሰታል ፣ ማለትም ፣ በውጫዊ ሁኔታዎች (ሙቀት ፣ ጨረር ፣ ጠንካራ የኤሌክትሪክ መስኮች ፣ ወዘተ) ተጽዕኖ ስር ብቻ ይታያል።
በውስጣዊ ሴሚኮንዳክተር ውስጥ, የፌርሚ ደረጃ በቡድኑ ክፍተት መካከል ነው (ምስል 15.2). በእርግጥ ኤሌክትሮን ከቫሌንስ ባንድ በላይኛው ደረጃ ወደ ኮንዳክሽን ባንድ ዝቅተኛ ደረጃ ለማዛወር ያስፈልጋል። የማንቃት ጉልበት , ከተጠየቀው ዞን ስፋት ጋር እኩል ነው Δኢ. በኮንዳክሽን ባንድ ውስጥ ኤሌክትሮኖል ሲታይ, ቀዳዳው የግድ በቫሌሽን ባንድ ውስጥ ይታያል. ስለሆነም ጥንድ የአሁኑን ተሸካሚዎች ለመፍጠር የሚወጣው ጉልበት በሁለት እኩል ክፍሎች መከፈል አለበት. የባንዱ ክፍተት ከግማሽ ስፋት ጋር የሚዛመደው ኃይል በኤሌክትሮን ሽግግር ላይ ስለሚውል እና ተመሳሳይ ጉልበት በቀዳዳ መፈጠር ላይ ስለሚውል የእያንዳንዳቸው ሂደቶች የማመሳከሪያ ነጥብ በቡድኑ ክፍተት መካከል መሆን አለበት. የፈርሚ ጉልበት በውስጣዊ ሴሚኮንዳክተር ውስጥ ኤሌክትሮኖች እና ቀዳዳዎች የሚደሰቱበትን ኃይል ይወክላል.
በውስጣዊ ሴሚኮንዳክተር መካከል ባለው የባንዱ ክፍተት መካከል ያለው የፌርሚ ደረጃ መገኛ ቦታ መደምደሚያ በሂሳብ ስሌት ሊረጋገጥ ይችላል። በጠንካራ ሁኔታ ፊዚክስ ውስጥ የኤሌክትሮኖል ክምችት በኮንዳክሽን ባንድ ውስጥ መሆኑ ተረጋግጧል
|
የት E2- ከኮንዳክሽን ባንድ ግርጌ ጋር የሚዛመድ ኃይል (ምስል 15.2); ኢ F የ Fermi ጉልበት ነው; ቲ- ቴርሞዳይናሚክስ ሙቀት; ጋር 1 - በኤሌክትሮን የሙቀት መጠን እና ውጤታማ ብዛት ላይ በመመርኮዝ ቋሚ።
ውጤታማ ክብደት - የጅምላ ልኬት ያለው እና የኳሲፓርቲክስ ተለዋዋጭ ባህሪያትን የሚያመለክት መጠን - ኮንዲሽን ኤሌክትሮኖች እና ቀዳዳዎች. አንድ conduction በኤሌክትሮን ውጤታማ የጅምላ ወደ ባንድ ንድፈ ወደ መግቢያ, በአንድ በኩል, መለያ ወደ conduction ኤሌክትሮኖች ላይ ያለውን ተፅዕኖ ውጫዊ ዜሮ, ነገር ግን ደግሞ ክሪስታል ያለውን ውስጣዊ ወቅታዊ መስክ, እና ላይ ያለውን ውጤት ለመውሰድ ያስችላል. በሌላ በኩል, conduction ኤሌክትሮኖች ከ ጥልፍልፍ ጋር ያለውን መስተጋብር abstrakting, ነጻ ክፍሎች እንቅስቃሴ እንደ ውጫዊ መስክ ውስጥ ያላቸውን እንቅስቃሴ ከግምት.
በቫሌሽን ባንድ ውስጥ ያለው ቀዳዳ ትኩረት
|
የት ጋር 2 - ቋሚ, እንደ የሙቀት መጠን እና ቀዳዳው ውጤታማ ክብደት ላይ በመመስረት; ኢ 1 - ከቫሌሽን ባንድ የላይኛው ድንበር ጋር የሚዛመድ ኃይል.
በዚህ ጉዳይ ላይ ያለው የማበረታቻ ኃይል ከፌርሚ ደረጃ (ምስል 15.2) ወደ ታች ተቆጥሯል, ስለዚህ በቁጥር ብዜት ውስጥ ያሉት መጠኖች በ (15.3) ውስጥ ካለው ጠቋሚ ምልክት ጋር ተቃራኒ የሆነ ምልክት አላቸው. ለአገሬው ሴሚኮንዳክተር nሠ = nገጽ (15.2)፣ ከዚያ
ማለትም፣ በአገሬው ሴሚኮንዳክተር ውስጥ ያለው የፌርሚ ደረጃ በእውነቱ በባንዱ ክፍተት መካከል ይገኛል። ጀምሮ ለራሳቸው ሴሚኮንዳክተሮች Δኢ >> ኪ.ቲ, ከዚያም የፌርሚ-ዲራክ ስርጭት (14.42) ወደ ማክስዌል-ቦልትዝማን ስርጭት (14.15) ይቀየራል. በ (14.42) ላይ ኢ - ኢኤፍ ≈ Δኢ/2, እናገኛለን
የት σ 0 የተሰጠው ሴሚኮንዳክተር ቋሚ ባህሪ ነው።
የሴሚኮንዳክተሮች የሙቀት መጠን መጨመር የባህሪያቸው ባህሪይ ነው (ለብረቶች, የሙቀት መጠኑ እየጨመረ በሄደ መጠን ይቀንሳል). ከባንድ ንድፈ ሀሳብ አንጻር ይህ ሁኔታ በቀላሉ ተብራርቷል-በሙቀት መጨመር ፣ የንፁህ ኤሌክትሮኖች ብዛት ይጨምራል ፣ ይህም በሙቀት መነሳሳት ምክንያት ወደ ኮንዳክሽን ባንድ ውስጥ ይንቀሳቀሳል እና በሂደቱ ውስጥ ይሳተፋል። ስለዚህ, የውስጣዊ ሴሚኮንዳክተሮች ልዩ ንክኪነት እየጨመረ በሚሄድ የሙቀት መጠን ይጨምራል.
የተወሰነ conductivity ln σ በ 1/ ላይ ያለውን የሙቀት ጥገኛ ካሰብን. ቲ, ከዚያም ለውስጣዊ ሴሚኮንዳክተሮች - ቀጥ ያለ መስመር (ምስል 15.3), በሱ ቁልቁል የቡድኑን ክፍተት ΔE መወሰን ይችላሉ, እና በመቀጠል - σ 0 (ቀጥታ መስመር ከ ln ጋር እኩል በሆነ የ ordinate ዘንግ ላይ ያለውን ክፍል ይቆርጣል σ 0. በጣም ከተስፋፋው ሴሚኮንዳክተር ኤለመንቶች አንዱ germanium ነው፣ እሱም አልማዝ የመሰለ ጥልፍልፍ ያለው እያንዳንዱ አቶም ከአራቱ ቅርብ ጎረቤቶቹ ጋር በኮቫለንት ቦንድ የተቆራኘ ነው። በጂ ክሪስታል ውስጥ የአተሞች አደረጃጀት ቀለል ያለ ጠፍጣፋ ንድፍ በምስል ላይ ይታያል። 15.4፣
እያንዳንዱ ሰረዝ በአንድ ኤሌክትሮን የተሰራ ቦንድ የሚወክልበት። ተስማሚ ክሪስታል ውስጥ በ ቲ= 0 ኬ, ሁሉም valence ኤሌክትሮኖች ቦንድ ምስረታ ውስጥ ይሳተፋሉ እና ስለዚህ, conductivity ውስጥ አይሳተፉ ጀምሮ, እንዲህ ያለ መዋቅር አንድ dielectric ነው. የሙቀት መጠኑ ሲጨምር (ወይም በሌሎች ውጫዊ ሁኔታዎች ተጽእኖ ስር)
የላቲስ የሙቀት ንዝረት አንዳንድ የቫሌንስ ቦንዶች መሰባበር ሊያስከትል ይችላል፣በዚህም ምክንያት አንዳንድ ኤሌክትሮኖች ተከፍለው ነፃ ይሆናሉ። በኤሌክትሮን በተተወው ቦታ ላይ አንድ ቀዳዳ ብቅ ይላል (በነጭ ክብ ይገለጻል), ይህም ከጎረቤት ጥንድ በኤሌክትሮኖች ሊሞላ ይችላል.
ሩዝ. 15.3. ሩዝ. 15.4.
በውጤቱም, ቀዳዳው ልክ እንደ ተለቀቀው ኤሌክትሮን, በመላው ክሪስታል ውስጥ ይንቀሳቀሳል. የኤሌትሪክ መስክ በሌለበት የኤሌክትሮኖች እና ቀዳዳዎች እንቅስቃሴ የተመሰቃቀለ ነው። የኤሌክትሪክ መስክ ክሪስታል ላይ ከተተገበረ ኤሌክትሮኖች በእርሻው ላይ መንቀሳቀስ ይጀምራሉ, ቀዳዳዎች - በሜዳው ላይ, ይህም በኤሌክትሮኖች እና በቀዳዳዎች ምክንያት ወደ ጀርማኒየም የራሱ የሆነ መፈጠርን ያመጣል.
በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ ኤሌክትሮኖችን እና ቀዳዳዎችን ከማመንጨት ሂደት ጋር አንድ ሂደት አለ እንደገና መቀላቀል ; ኤሌክትሮኖች ከኮንዳክሽን ባንድ ወደ ቫሌንስ ባንድ ይንቀሳቀሳሉ፣ ኃይልን ለላቲስ ትተው እና የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮች ብዛት ይለቃሉ። በውጤቱም, ለእያንዳንዱ የሙቀት መጠን የተወሰነ የኤሌክትሮኖች እና ቀዳዳዎች ሚዛን ይመሰረታል, ይህም በሙቀት መጠን ይለወጣል (15.5).
15.2.2. የሴሚኮንዳክተሮች ንፅህና አለመመጣጠን
በቆሻሻ መጣያ ምክንያት የሴሚኮንዳክተሮች እንቅስቃሴ ይባላል ርኩሰት conductivity ሴሚኮንዳክተሮች እራሳቸው - ርኩስ ሴሚኮንዳክተሮች. ንጽህና conductivity ከቆሻሻው (የውጭ ንጥረ ነገሮች አቶሞች), እንዲሁም እንደ ትርፍ አተሞች (ከ stoichiometric ስብጥር ጋር ሲነጻጸር), አማቂ (ባዶ ጣቢያዎች ወይም interstices ውስጥ አቶሞች) እና ሜካኒካዊ (ስንጥቆች, dislocations, ወዘተ) ጉድለቶች እንደ ጉድለቶች ምክንያት ነው. በሴሚኮንዳክተር ውስጥ ያለው ንጽህና መኖሩ የአሠራሩን አሠራር በእጅጉ ይለውጣል. ለምሳሌ፣ በግምት 0.001 በ. % ቦሮን፣ የመምራት አቅሙ በግምት 106 ጊዜ ይጨምራል።
የሴሚኮንዳክተሮችን ንጽህና እና የጌ እና ሲ ምሳሌ በመጠቀም አተሞች ከዋነኞቹ አቶሞች valence በአንዱ የሚለያዩበትን ቫሌሽን እንይ። ለምሳሌ፣ የጀርመን አቶም በፔንታቫለንት አርሴኒክ አቶም ሲተካ (ምስል 15.5፣ ሀ) አንድ ኤሌክትሮን የኮቫለንት ቦንድ መፍጠር አይችልም፣ ተደጋጋሚ ሆኖ ተገኘ እና በቀላሉ ከአቶም ሊነጣጠል የሚችለው በላቲስ የሙቀት ንዝረት ወቅት ማለትም ነፃ ይሆናል። የነጻ በኤሌክትሮን ምስረታ covalent ቦንድ ጥሰት ማስያዝ አይደለም; ስለዚህ, ከላይ ከተጠቀሰው ጉዳይ በተለየ, ቀዳዳ አይታይም. ከርኩሰት አቶም አጠገብ የሚታየው ትርፍ አወንታዊ ክፍያ ከርኩሱ አቶም ጋር የተቆራኘ ስለሆነ በፍርግርጉ ላይ መንቀሳቀስ አይችልም።
ከባንድ ንድፈ ሐሳብ አንፃር, የታሰበው ሂደት እንደሚከተለው ሊወከል ይችላል (ምስል 15.5, ለ). ርኩሰትን ማስተዋወቅ የላቲስ መስክን ያዛባል, ይህም ወደ ባንድ ክፍተት ውስጥ የኃይል ደረጃን ያመጣል. ዲየ valence ኤሌክትሮኖች የአርሴኒክ, ይባላል የንጽሕና ደረጃ . መቼ
ጀርመን የአርሴኒክ ቅልቅል ያለው ይህ ደረጃ ከኮንዳክሽን ባንድ ስር በሩቅ ይገኛል Δኢዲ= 0.013 ኢቪ. ምክንያቱም Δኢዲ < ኪ.ቲ, ከዚያም ተራ የሙቀት ላይ እንኳ የሙቀት እንቅስቃሴ ኃይል ወደ conduction ባንድ ወደ ርኩስ ደረጃ ኤሌክትሮኖች ለማስተላለፍ በቂ ነው; በዚህ ጉዳይ ላይ የተፈጠሩት አወንታዊ ክፍያዎች በቋሚ የአርሴኒክ አተሞች ላይ የተተረጎሙ እና በኮንዳክሽን ውስጥ አይሳተፉም.
በመሆኑም የማን valency የሆነ ርኩስ ጋር ሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ ከዋነኞቹ አተሞች ቫልዩ የበለጠ አንድ, የአሁኑ ተሸካሚዎች ኤሌክትሮኖች ናቸው; ይነሳል ኧረኤሌክትሮኒክ ንጽህና (conductivity). n - ዓይነት ). ሴሚኮንዳክተሮች ኧረኤሌክትሮኒክ(ወይም ሴሚኮንዳክተሮች n - ዓይነት ). ኤሌክትሮኖችን የሚያቀርቡ ቆሻሻዎች ይባላሉ ለጋሾች ለጋሽ ደረጃዎች .
ከሶስት ቫሌንስ ኤሌክትሮኖች ጋር አንድ ርኩስ የሆነ አቶም ለምሳሌ ቦሮን በሲሊኮን ጥልፍልፍ ውስጥ ገብቷል (ምስል 15.6, ሀ). ከአራት ቅርብ ጎረቤቶች ጋር ትስስር ለመፍጠር የቦሮን አቶም አንድ ኤሌክትሮን ይጎድለዋል፤ አንደኛው ቦንድ ያልተሟላ ሆኖ አራተኛው ኤሌክትሮን ከዋናው ንጥረ ነገር አጎራባች አቶም ተይዟል፣ በዚያም መሰረት ቀዳዳ ይፈጠራል። የተገኙትን ቀዳዳዎች በኤሌክትሮኖች ውስጥ በቅደም ተከተል መሙላት በሴሚኮንዳክተር ውስጥ ከሚገኙት ቀዳዳዎች እንቅስቃሴ ጋር እኩል ነው, ማለትም, ቀዳዳዎቹ በአካባቢው አይቆዩም, ነገር ግን በሲሊኮን ላቲስ ውስጥ እንደ ነፃ አዎንታዊ ክፍያዎች ይንቀሳቀሳሉ. ከርኩሰት አቶም አጠገብ የሚነሳው ትርፍ አሉታዊ ክፍያ ከርኩሱ አቶም ጋር የተቆራኘ ነው እና በፍርግርጉ ላይ መንቀሳቀስ አይችልም።
እንደ ባንድ ንድፈ ሀሳብ ፣ trivalent ንፅህናን ወደ ሲሊኮን ጥልፍልፍ ማስገባቱ በባንዱ ክፍተት ውስጥ የንፁህ ኢነርጂ ደረጃን ያስከትላል ። ሀ, በኤሌክትሮኖች አልተያዘም. በቦሮን የተጨመረው የሲሊኮን ሁኔታ, ይህ ደረጃ ከርቀት ከቫሌሽን ባንድ በላይኛው ጫፍ ላይ ይገኛል. ΔEA= 0.08 eV (ምስል 15.6. 6 ). የእነዚህ ደረጃዎች ቅርበት ወደ ቫሌንስ ባንድ ወደ እውነታው ይመራል
በአንጻራዊነት ዝቅተኛ የሙቀት መጠን, ኤሌክትሮኖች ከቫሌንስ ባንድ ወደ ንፅህና ደረጃዎች ይንቀሳቀሳሉ እና ከቦሮን አተሞች ጋር በመገናኘት, በሲሊኮን ላቲስ ላይ የመንቀሳቀስ ችሎታን ያጣሉ, ማለትም, በኮምፕዩተር ውስጥ አይሳተፉም. አሁን ያሉት ተሸካሚዎች በቫሌሽን ባንድ ውስጥ የሚታዩ ቀዳዳዎች ብቻ ናቸው.
ስለዚህ, በዶፔድ ሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ, ከዋነኞቹ አተሞች ቫሌሽን አንድ ያነሰ ነው, የአሁኑ ተሸካሚዎች ቀዳዳዎች ናቸው;ይነሳል ቀዳዳ conductivity (ምግባር አር- ዓይነት). ሴሚኮንዳክተሮች ከእንደዚህ አይነት ኮንዳክሽን ጋር ይባላሉ መገበያ-ተኮር (ወይም ፒ-አይነት ሴሚኮንዳክተሮች ). ሴሚኮንዳክተር ካለው የቫሌንስ ባንድ ኤሌክትሮኖችን የሚይዙ ቆሻሻዎች ይባላሉ ተቀባዮች , እና የእነዚህ ቆሻሻዎች የኃይል ደረጃዎች ናቸው ተቀባይ ደረጃዎች.
በኤሌክትሮኖች እና ጉድጓዶች በአንድ ጊዜ የሚከናወነው ከውስጥ ኮንዳክሽን በተቃራኒ ሴሚኮንዳክተሮች ንፅህና አለመመጣጠን በዋነኝነት የሚከሰተው በተመሳሳይ ምልክት ተሸካሚዎች ነው-ኤሌክትሮኖች በለጋሽ ርኩሰት ፣ በተቀባዩ ርኩሰት ውስጥ ያሉ ቀዳዳዎች። እነዚህ የአሁኑ ተሸካሚዎች ተብለው ይጠራሉ ዋና . ከዋናው ተሸካሚዎች በተጨማሪ ሴሚኮንዳክተር አናሳ ተሸካሚዎችን ይይዛል-በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ n-አይነት - ቀዳዳዎች, በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ አር- ዓይነት - ኤሌክትሮኖች.
በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ የንጽሕና ደረጃዎች መኖራቸው የፌርሚ ደረጃን አቀማመጥ በእጅጉ ይለውጣል ኢ F. ስሌቶች እንደሚያሳዩት በ n ዓይነት ሴሚኮንዳክተሮች የፌርሚ ደረጃ ኢ Fo at 0 K በኮንዳክሽን ባንድ ግርጌ እና በለጋሽ ደረጃ መካከል መሃል ላይ ይገኛል (ምስል 15.7)።
እየጨመረ በሚሄድ የሙቀት መጠን፣ ከለጋሾች ግዛቶች ወደ ኮንዳክሽን ባንድ የሚሸጋገሩት ቁጥራቸው እየጨመረ የመጣ የኤሌክትሮኖች ብዛት ይጨምራል፣ ነገር ግን በተጨማሪ፣ ኤሌክትሮኖችን ከቫሌንስ ባንድ የሚያነቃቁ እና በሃይል ክፍተቱ ውስጥ የሚያስተላልፏቸው የሙቀት መለዋወጥ ብዛት ይጨምራል። ስለዚህ፣ በከፍተኛ ሙቀት፣ የፌርሚ ደረጃ ወደ ታች (ጠንካራ ኩርባ) ወደ ውስን ቦታው የባንዱ ክፍተት መሃል የመቀየር አዝማሚያ ይኖረዋል፣ የውስጣዊ ሴሚኮንዳክተር ባህሪ።
በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ የፌርሚ ደረጃ አር -ተይብ በ ቲ= 0 ኪ ኢፎ በቫሌንስ ባንድ አናት እና በተቀባይ ደረጃ መካከል መሃል ላይ ይገኛል (ምስል 15.8)። ጠንካራው ኩርባ እንደገና ከሙቀት ጋር መፈናቀሉን ያሳያል። የንጽሕና አተሞች ሙሉ በሙሉ በተሟጠጡበት እና በውስጣዊ ተሸካሚዎች መነሳሳት ምክንያት የተሸካሚው ትኩረት እየጨመረ በሄደበት የሙቀት መጠን, የፌርሚ ደረጃ ልክ እንደ ውስጣዊ ሴሚኮንዳክተር በባንዱ ክፍተት መካከል ይገኛል.
የርኩሰት ሴሚኮንዳክተር (ኮንዳክሽን) እንቅስቃሴ፣ ልክ እንደ ማንኛውም ዳይሬክተሩ እንቅስቃሴ፣ በአገልግሎት አቅራቢዎች ስብስብ እና በእንቅስቃሴያቸው ይወሰናል። የሙቀት ለውጥ ጋር, ተሸካሚዎች ተንቀሳቃሽነት በአንጻራዊ ሁኔታ ደካማ ኃይል ሕግ መሠረት, እና አጓጓዦች በማጎሪያ - በጣም ጠንካራ ገላጭ ሕግ መሠረት, ስለዚህ የሙቀት ላይ ርኵስ ሴሚኮንዳክተሮች መካከል conductivity የሚወሰን ነው በዋነኝነት የሙቀት ጥገኛ ውስጥ. በውስጡ ያሉት የአሁን ተሸካሚዎች ትኩረት. በስእል. 15.9 የ ln ግምታዊ ግራፍ ያሳያል σ
ከ 1/ ቲለርኩሰት ሴሚኮንዳክተሮች. ሴራ ABበማለት ይገልጻል 
የሴሚኮንዳክተር ንፅህና ጉድለት. የሙቀት መጠኑ እየጨመረ የሚሄደው ሴሚኮንዳክተር የንጽሕና ንክኪነት መጨመር በዋነኛነት የንጽሕና ተሸካሚዎችን መጠን በመጨመር ነው. ሴራ ፀሐይከርኩሰት መሟጠጥ ክልል, አካባቢ ጋር ይዛመዳል ሲዲየሴሚኮንዳክተርን ውስጣዊ አሠራር ይገልጻል.
15.2.3. ሴሚኮንዳክተሮች ፎቶኮንዳክተሮች. Excitons
የሴሚኮንዳክተሮች የኤሌክትሪክ ንክኪነት መጨመር በአሁኑ ጊዜ ተሸካሚዎች በሙቀት መነሳሳት ብቻ ሳይሆን በኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮች ተጽዕኖም ሊከሰት ይችላል. በዚህ ጉዳይ ላይ ይነጋገራሉ ሴሚኮንዳክተሮች ፎቶኮንዳክተሮች
. የሴሚኮንዳክተሮች የፎቶ ኮንዳክሽን ከዋናው ንጥረ ነገር እና ከቆሻሻው ውስጥ ከሁለቱም ባህሪያት ጋር ሊዛመድ ይችላል. በመጀመሪያው ሁኔታ ፣ ፎቶኖች ከሴሚኮንዳክተር ውስጣዊ ውስጣዊ የመምጠጥ ባንድ ጋር በሚዛመዱበት ጊዜ ፣ ማለትም ፣ የፎቶን ኢነርጂ ከባንዱ ክፍተት ጋር እኩል ወይም የበለጠ በሚሆንበት ጊዜ ( ሆ ≥ ∆ኢ), ኤሌክትሮኖች ከቫሌሽን ባንድ ወደ ኮንዳክሽን ባንድ ሊተላለፉ ይችላሉ (ምስል 15.10, ሀ), ይህም ተጨማሪ (የማይመጣጠን) ኤሌክትሮኖች (በኮንዳክሽን ባንድ) እና ቀዳዳዎች (በቫሌሽን ባንድ) እንዲታዩ ያደርጋል. በውጤቱም, አለ ውስጣዊ የፎቶኮንዳክቲቭ
, በኤሌክትሮኖች እና ቀዳዳዎች ምክንያት.
ሴሚኮንዳክተሩ ቆሻሻዎችን ከያዘ, ከዚያም ፎቶኮንዳክተር ይችላል
እንዲሁም በሚነሳበት ጊዜ ሆ < ∆ኢ: ሴሚኮንዳክተሮች ከለጋሽ ርኩሰት ጋር, ፎቶን ሃይል ሊኖረው ይገባል ሆ ≥ ∆ኢ.ዲ, እና ለሴሚኮንዳክተሮች ከተቀባይ ርኩሰት ጋር ሆ ≥ ∆ኢ.ኤ.. ብርሃን በቆሻሻ ማዕከሎች ሲዋጥ ኤሌክትሮኖች ከለጋሽ ደረጃዎች ወደ ሴሚኮንዳክተር ሁኔታ ወደ ኮንዳክሽን ባንድ ይሸጋገራሉ. n- ዓይነት (ምስል 15.10, ለ) ወይም ከቫሌንስ ባንድ ወደ ሴሚኮንዳክተር ሁኔታ ተቀባይ ደረጃዎች አር- ዓይነት (ምስል 15.10, ቪ). በውጤቱም, አለ ርኩስ የፎቶኮንዳክቲቭ , ይህም ለሴሚኮንዳክተሮች ብቻ ኤሌክትሮኒክ ነው n-ዓይነት እና ንጹህ ቀዳዳ ለሴሚኮንዳክተሮች አር- ዓይነት.
ከሁኔታው ሆ = hc/λ የሚለውን መወሰን ይቻላል። የፎቶኮንዳክቲቭ ቀይ ገደብ - ከፍተኛው የሞገድ ርዝመት ፎቶኮንዳክሽን አሁንም የሚደሰትበት
ለባለቤትነት ሴሚኮንዳክተሮች
ለርኩሰት ሴሚኮንዳክተሮች
(∆ኢ n በአጠቃላይ ሁኔታ የንጽሕና አተሞችን የማግበር ኃይል ነው).
የ ∆ እሴቶችን ግምት ውስጥ በማስገባት ኢእና ∆ ኢ n ለተወሰኑ ሴሚኮንዳክተሮች, ለውስጣዊ ሴሚኮንዳክተሮች የፎቶኮንዳክተሮች ቀይ ገደብ በሚታየው የንፅፅር ክልል ውስጥ, ለርኩሰት ሴሚኮንዳክተሮች - በኢንፍራሬድ ውስጥ እንደሚወድቅ ማሳየት ይቻላል.
የኤሌክትሮኖች እና ቀዳዳዎች የሙቀት ወይም የኤሌክትሮማግኔቲክ ማነቃቂያ ከኤሌክትሪክ ንክኪነት መጨመር ጋር አብሮ ላይሆን ይችላል። ከእነዚህ ዘዴዎች ውስጥ አንዱ የኤክሳይቶን መፈጠር ዘዴ ሊሆን ይችላል. Excitons ኳሲፓርቲክሎች ናቸው - በኤሌክትሮን እና በጉድጓድ ውስጥ በኤሌክትሪክ ገለልተኛ የታሰሩ ግዛቶች ከባንዱ ክፍተት ባነሰ ሃይል በመነሳሳት ሁኔታ የተፈጠሩ። የኤክሳይቶን ኢነርጂ ደረጃዎች በኮንዳክሽን ባንድ ግርጌ ላይ ይገኛሉ። ኤክሳይቶኖች በኤሌክትሪክ ገለልተኛ ስለሆኑ በሴሚኮንዳክተር ውስጥ የእነሱ ገጽታ ተጨማሪ የአሁኑን ተሸካሚዎች ገጽታ አያመጣም ፣ በዚህ ምክንያት የብርሃን መሳብ ከፎቶኮንዳክተር መጨመር ጋር አብሮ አይሄድም።
15.3. በኤሌክትሮን እና ቀዳዳ ሴሚኮንዳክተሮች መካከል ግንኙነት
በሁለት ሴሚኮንዳክተሮች መካከል ያለው የግንኙነት ወሰን አንዱ ኤሌክትሮኒክስ ኮንዳክሽን ያለው እና ሌላኛው ደግሞ ቀዳዳው ኮንዳክሽን ያለው ነው. ኤሌክትሮን-ቀዳዳ ሽግግር (ወይም ገጽ- n - ሽግግር) . እነዚህ ሽግግሮች ለብዙ ሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎች አሠራር መሠረት በመሆን ትልቅ ተግባራዊ ጠቀሜታ አላቸው. አር-n-ሁለት ሴሚኮንዳክተሮችን በሜካኒካል በማገናኘት ብቻ ሽግግሩን ማሳካት አይቻልም። በተለምዶ ፣የተለያዩ የመተጣጠፍ ችሎታ ያላቸው ክልሎች የሚፈጠሩት በክሪስታል እድገት ወቅት ወይም ክሪስታሎችን በተገቢው ሂደት በመጠቀም ነው።
15.3.1. ሴሚኮንዳክተር ዳዮዶች (ገጽ- n- ሽግግር)
ለጋሹ ሴሚኮንዳክተር (የሥራ ተግባር - ሀnየፌርሚ ደረጃ - ኢ Fn) ወደ ግንኙነት ቀርቧል (ምስል 15.11፣ ሀ፣ ለ) ከተቀባይ ሴሚኮንዳክተር ጋር (የሥራ ተግባር - ሀ p፣ Fermi ደረጃ - ኢኤፍፒ)። ኤሌክትሮኖች ከ n-ሴሚኮንዳክተር, ትኩረታቸው ከፍ ያለ ከሆነ, ወደ ውስጥ ይሰራጫል አር- ሴሚኮንዳክተር, ትኩረታቸው ዝቅተኛ በሆነበት. የቀዳዳዎች ስርጭት በተቃራኒው አቅጣጫ - በአቅጣጫው ይከሰታል አር → n.
ውስጥ nሴሚኮንዳክተር፣ በኤሌክትሮኖች መነሳት ምክንያት፣ የማይንቀሳቀስ ionized ለጋሽ አቶሞች ያልተከፈለ የአዎንታዊ ቦታ ክፍያ ከድንበሩ አጠገብ አለ።
ውስጥ ገጽ-ሴሚኮንዳክተር, ጉድጓዶች ማምለጥ ምክንያት, የቋሚ ionized receivers አሉታዊ ቦታ ክፍያ ድንበር አቅራቢያ ተቋቋመ (የበለስ. 15.11,). ሀ). እነዚህ የቦታ ክፍያዎች ድንበር ላይ ድርብ የኤሌክትሪክ ንብርብር ይመሰርታሉ ይህም መስክ, ከ ይመራል n- አካባቢዎች ወደ አር-ክልል, የኤሌክትሮኖች ተጨማሪ ሽግግርን ይከላከላል n →አርእና በአቅጣጫው ላይ ቀዳዳዎች አር→ n. ሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ የለጋሾች እና ተቀባይ መካከል በማጎሪያ ከሆነ n- እና አር-አይነቶች ተመሳሳይ ናቸው, ከዚያም የንብርብሮች ውፍረት መ 1 እና d2(ምስል 15.11፣ ቪ), በየትኛው ቋሚ
ክፍያዎች እኩል ናቸው (መ 1 = መ 2).
በተወሰነ ውፍረት አር-n- ሽግግር ፣ ሚዛናዊ ሁኔታ ይከሰታል ፣ ለሁለቱም ሴሚኮንዳክተሮች የ Fermi ደረጃዎችን በማመጣጠን ይገለጻል (ምስል 15.11 ፣ ቪ)አካባቢ ውስጥ አር-n- ሽግግር፣ የኢነርጂ ባንዶች የታጠፈ ሲሆን ይህም ለኤሌክትሮኖች እና ለቀዳዳዎች እምቅ እንቅፋቶችን ያስከትላል። እምቅ ማገጃ ቁመት eφበሁለቱም ሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ ባለው የፌርሚ ደረጃ አቀማመጥ የመጀመሪያ ልዩነት ይወሰናል. ሁሉም የተቀባይ ሴሚኮንዳክተር የኃይል ደረጃዎች ከለጋሽ ሴሚኮንዳክተር ደረጃዎች ጋር እኩል ወደ ቁመት ይነሳሉ eφ, እና መነሳት የሚከሰተው በድርብ ንብርብር ውፍረት ላይ ነው መ.
ውፍረት መንብርብር አር-nበሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ ያለው ሽግግር በግምት ከ10-10-7 ሜትር ነው, እና የግንኙነት እምቅ ልዩነት የቮልት አሥረኛ ነው. የአሁኑ ተሸካሚዎች እንዲህ ያለውን እምቅ ልዩነት ማሸነፍ የሚችሉት በብዙ ሺህ ዲግሪዎች የሙቀት መጠን ብቻ ነው ፣ ማለትም በተለመደው የሙቀት መጠን ፣ ሚዛናዊነት። የእውቂያ ንብርብር ነው። ሸአፒሬቲንግ (በተጨማሪ የመቋቋም ባሕርይ ያለው)።
የውጭ ኤሌክትሪክ መስክን በመጠቀም የመከላከያ ንብርብር መቋቋም ሊለወጥ ይችላል. ከተያያዘ አር-n- በመስቀለኛ መንገድ, የውጭው ኤሌክትሪክ መስክ ከ አቅጣጫ ይመራል n- ሴሚኮንዳክተር ወደ አር-ሴሚኮንዳክተር (ምስል 15.12, ሀ), ማለትም ከግንኙነት ንብርብር መስክ ጋር ይጣጣማል, ከዚያም በ ውስጥ የኤሌክትሮኖች እንቅስቃሴን ያስከትላል. n- ሴሚኮንዳክተር እና ቀዳዳዎች በ አር- ከድንበር ሴሚኮንዳክተር አር-n- በተቃራኒ አቅጣጫዎች መንቀሳቀስ. በውጤቱም, የማገጃው ንብርብር ይስፋፋል እና ተቃውሞው ይጨምራል.
የውጭ መስክ አቅጣጫ, የማገጃውን ንብርብር ማስፋፋት ይባላል መቆለፍ (ተቃራኒ ). በዚህ አቅጣጫ, የኤሌክትሪክ ፍሰት በ p-p-ሽግግሩ በተግባር አይከናወንም. በማገጃው አቅጣጫ ውስጥ ባለው የማገጃ ንብርብር ውስጥ ያለው የአሁኑ የተፈጠረው በአነስተኛ የአሁን ጊዜ ተሸካሚዎች (ኤሌክትሮኖች በ) ምክንያት ብቻ ነው። አር- ሴሚኮንዳክተር እና ቀዳዳዎች በ ፒ- ሴሚኮንዳክተር).
ከተያያዘ r-p- ውጫዊው የኤሌክትሪክ መስክ ወደ መገናኛው ይመራል
ከግንኙነት ንብርብር መስክ ተቃራኒ (ምስል 15.12, ለ) ከዚያም የኤሌክትሮኖች እንቅስቃሴ ወደ ውስጥ እንዲገባ ያደርጋል ፒ- ሴሚኮንዳክተር እና ቀዳዳዎች በ አር- ሴሚኮንዳክተር ወደ ድንበሩ r-p- ሽግግር
እርስ በእርሳቸው. በዚህ አካባቢ እንደገና ይዋሃዳሉ, የግንኙነት ንብርብር ውፍረት እና መከላከያው ይቀንሳል. ስለዚህ, በዚህ ውስጥ አቅጣጫዎችእና የኤሌክትሪክ ፍሰት ያልፋል r-p- ከ አቅጣጫ ሽግግር አር- ሴሚኮንዳክተር ወደ ፒ- ሴሚኮንዳክተር; ይባላል ልቀት (ቀጥታ ).
ስለዚህም r-pሽግግር (ከብረት-ሴሚኮንዳክተር ግንኙነት ጋር ተመሳሳይ)
አንድ-መንገድ (ቫልቭ) conductivity አለው.
ምስል 15.13 የአሁኑን-ቮልቴጅ ባህሪን ያሳያል r-p- ሽግግር. ቀደም ሲል እንደተገለፀው, በቮልቴጅ (በቀጥታ) ቮልቴጅ, ውጫዊ ኤሌክትሪክ መስክ ዋና ዋና የወቅቱን ተሸካሚዎች ወደ ድንበሩ ያበረታታል. r-p- ሽግግር (ምስል 15.12 ይመልከቱ ፣ ለ). በዚህ ምክንያት የግንኙነት ንብርብር ውፍረት ይቀንሳል. በዚህ መሠረት የመስቀለኛ መንገድ መከላከያው ይቀንሳል (የቮልቴጁ የበለጠ ጠንካራ ነው), እና አሁን ያለው ጥንካሬ ትልቅ ይሆናል (በምስል 15.13 ውስጥ የቀኝ ቅርንጫፍ). ይህ የአሁኑ አቅጣጫ ወደ ፊት ይባላል.
በማገጃ (ተገላቢጦሽ) የቮልቴጅ ውጫዊ ኤሌክትሪክ መስክ ዋናውን የአሁኑን ተሸካሚዎች ወደ ድንበሩ እንዳይንቀሳቀሱ ይከላከላል. r-p- ሽግግር (ምስል 15.12 ይመልከቱ ፣ ሀ) እና በሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ ያለው ትኩረት አነስተኛ ስለሆነ አናሳ የአሁኑን ተሸካሚዎች እንቅስቃሴን ያበረታታል. ይህ የእውቂያ ንብርብር ውፍረት መጨመር ይመራል, መሠረታዊ ተሟጦ
የአሁኑ ተሸካሚዎች. በዚህ መሠረት የሽግግር መከላከያው ይጨምራል. ስለዚህ, በዚህ ሁኔታ, በ r-p- በመገናኛው በኩል ትንሽ ፍሰት ብቻ ነው የሚፈሰው (ይህ ይባላል የተገላቢጦሽ ), ሙሉ በሙሉ በአነስተኛ የአሁኑ ተሸካሚዎች (የግራ ቅርንጫፍ ምስል 15.13). በዚህ ወቅታዊ ፈጣን መጨመር ማለት የግንኙነት ንብርብር መበላሸት እና መጥፋት ማለት ነው. ከተለዋጭ የአሁኑ ዑደት ጋር ሲገናኙ r-p- ሽግግሮች እንደ ማስተካከያ ይሠራሉ.
15.3.2. ሴሚኮንዳክተር ትሪዮዶች (ትራንዚስተሮች)
በሁለት ሴሚኮንዳክተሮች (ወይንም ከብረት ወደ ሴሚኮንዳክተር) መካከል ያሉ ግንኙነቶችን በአንድ መንገድ ማካሄድ ተለዋጭ ሞገዶችን ለማስተካከል እና ለመለወጥ ይጠቅማል። አንድ የኤሌክትሮን-ቀዳዳ መጋጠሚያ ካለ, ድርጊቱ ከሁለት-ኤሌክትሮድ መብራት-ዳይድ እርምጃ ጋር ተመሳሳይ ነው. ስለዚህ, አንድ ሴሚኮንዳክተር መሳሪያ የያዘ r-p- ሽግግር ይባላል ሴሚኮንዳክተር(ክሪስታልን) diode.
r-p- ሽግግሮች በጣም ጥሩ የማስተካከያ ባህሪያት ብቻ ሳይሆን ለማጉላት ጥቅም ላይ ሊውሉ ይችላሉ, እና ግብረመልስ ወደ ወረዳው ውስጥ ከገባ, ከዚያም የኤሌክትሪክ ንዝረትን ለማመንጨት ጭምር. ለእነዚህ ዓላማዎች የተነደፉ መሳሪያዎች ይባላሉ ሴሚኮንዳክተር triodes , ወይም ትራንዚስተሮች . እንደነሱ ሊሆኑ ይችላሉ። p-p-pእና ይተይቡ p-p-pየተለያየ conductivity ጋር አካባቢዎች ተለዋጭ ላይ በመመስረት.
ለምሳሌ, የፕላነር ሶስትዮድ ኦፕሬቲንግ መርሆውን አስቡበት p-p-p, ማለትም በሶስትዮድ ላይ የተመሰረተ ፒ-ሴሚኮንዳክተር (ምስል 15.14). የሶስትዮድ ሥራ "ኤሌክትሮዶች" ናቸው, እነሱም መሠረት (የትራንዚስተር መካከለኛ ክፍል) ፣ አመንጪ እና ሰብስብአር(በሁለቱም በኩል ከመሠረቱ አጠገብ ያሉ ቦታዎች የተለያየ ዓይነት ኮንዳክሽን ያላቸው) ያልተስተካከሉ እውቂያዎችን በመጠቀም በወረዳው ውስጥ ይካተታሉ - የብረት መቆጣጠሪያዎች.
በኤምሚተር እና በመሠረት መካከል የማያቋርጥ ወደፊት አድልዎ ቮልቴጅ ይተገበራል, እና ቋሚ የተገላቢጦሽ ቮልቴጅ በመሠረቱ እና ሰብሳቢው መካከል ይሠራል. የተጨመረ የኤሲ ቮልቴጅ
ለግቤት እክል የሚቀርብ አርግቤት, እና የተጨመረው ከውጤት መከላከያው ይወገዳል አርመውጣት በዚሚተር ወረዳ ውስጥ ያለው የአሁኑ ፍሰት በዋናነት በቀዳዳዎች እንቅስቃሴ ምክንያት ነው (እነሱ ዋና ዋና ተሸካሚዎች ናቸው) እና ከ “መርፌ” ጋር አብሮ ይመጣል - መርፌ - ወደ መሰረታዊ አካባቢ. ከመሠረቱ ውስጥ ዘልቀው የሚገቡት ቀዳዳዎች ወደ ሰብሳቢው ይሰራጫሉ, እና ከመሠረቱ ትንሽ ውፍረት ጋር, የተከተቡ ቀዳዳዎች ወሳኝ ክፍል ወደ ሰብሳቢው ይደርሳል. እዚህ ላይ ቀዳዳዎቹ በመስቀለኛ መንገዱ ውስጥ በሚሠራው መስክ ተይዘዋል (በአሉታዊ ክስ ሰብሳቢው ይሳባሉ), በዚህ ምክንያት ሰብሳቢው አሁኑ ይለወጣል. በውጤቱም, በኤሚተር ውስጥ ያለው ማንኛውም ለውጥ በሰብሳቢው ዑደት ውስጥ የአሁኑን ለውጥ ያመጣል.
በኤሚተር እና በመሠረቱ መካከል ያለውን ተለዋጭ ቮልቴጅን በመተግበር በአሰባሳቢው ዑደት ውስጥ ተለዋጭ ጅረት እና በተለዋዋጭ ቮልቴጅ ውስጥ በውጤቱ መቋቋም ላይ እናገኛለን. የትርፍ መጠን በንብረቶቹ ላይ የተመሰረተ ነው r-p- ሽግግሮች, ጭነት የመቋቋም እና የባትሪ ቮልቴጅ Bq. አብዛኛውን ጊዜ አርወጣ >> አርውስጥ፣ እንዲሁ ውጣየግቤት ቮልቴጅን በከፍተኛ ሁኔታ ይበልጣል ዩግቤት (ግኝት 10,000 ሊደርስ ይችላል). የ AC ኃይል ከተለቀቀ በኋላ አርውፅዓት በአሚተር ዋጋ ውስጥ ከሚበላው የበለጠ ሊሆን ይችላል ፣ ከዚያ ትራንዚስተሩ የኃይል ማጉላትንም ይሰጣል። ይህ የተጨመረው ኃይል ከአሰባሳቢው ወረዳ ጋር ከተገናኘ የአሁኑ ምንጭ ይመጣል.
ከተብራራው ነገር ውስጥ ትራንዚስተር ልክ እንደ ቫኩም ቱቦ የቮልቴጅ እና የኃይል ማጉላትን ያቀርባል. መብራት ውስጥ ከሆነ anode የአሁኑ ፍርግርግ ቮልቴጅ ቁጥጥር ነው, ከዚያም አንድ ትራንዚስተር ውስጥ ሰብሳቢው የአሁኑ መብራት anode የአሁኑ መሠረት ቮልቴጅ ቁጥጥር ነው.
ትራንዚስተር ኦፕሬቲንግ መርህ p-p-p-አይነት ከላይ ከተጠቀሰው ጋር ተመሳሳይ ነው, ነገር ግን የቀዳዳዎች ሚና የሚጫወተው በኤሌክትሮኖች ነው. ሌሎች የትራንዚስተሮች ዓይነቶች, እንዲሁም እነሱን ለማገናኘት ሌሎች ወረዳዎች አሉ. በኤሌክትሮን ቱቦዎች (ትንንሽ ልኬቶች, ከፍተኛ ቅልጥፍና እና የአገልግሎት ህይወት, የጦፈ ካቶድ አለመኖር (ስለዚህ አነስተኛ ኃይል የሚፈጅ), ቫክዩም አያስፈልግም, ወዘተ) ላይ ባለው ጥቅም ምክንያት, ትራንዚስተር የኤሌክትሮኒክስ መገናኛዎች መስክ ላይ ለውጥ አድርጓል እና ተረጋግጧል. ከፍተኛ መጠን ያለው ማህደረ ትውስታ ያላቸው ከፍተኛ ፍጥነት ያላቸው ኮምፒተሮች መፍጠር.
15.4. በባንድ ንድፈ ሃሳብ መሰረት የእውቂያ እና የሙቀት ኤሌክትሪክ ክስተቶች
15.4.1. የሥራ ተግባር እና ቴርሞኒክ ልቀት
ላይ ላዩን ያለውን እምቅ እንቅፋት ለማሸነፍ ጉልበታቸው በቂ የሆነ የብረታ ብረትን ወለል መውጣት የሚችሉት እነዚያ ኮንዳክሽን ኤሌክትሮኖች ብቻ ናቸው። ኤሌክትሮን ከውጭው የላቲስ ions ንብርብር ማስወገድ ኤሌክትሮኑ በሄደበት ቦታ ላይ ከልክ ያለፈ አዎንታዊ ክፍያ እንዲታይ ያደርጋል። ከዚህ ቻርጅ ጋር ያለው የኩሎምብ መስተጋብር ፍጥነቱ በጣም ከፍተኛ ያልሆነ ኤሌክትሮን ወደ ኋላ እንዲመለስ ያስገድደዋል። በውጤቱም, ብረቱ በደመና ኤሌክትሮኖች የተከበበ ነው. ይህ ደመና ከውጫዊው የ ions ንብርብር ጋር አንድ ላይ የኤሌክትሪክ ድርብ ንብርብር ይፈጥራል። በእንደዚህ ዓይነት ንብርብር ውስጥ በኤሌክትሮን ላይ የሚሰሩ ኃይሎች ወደ ብረት ይመራሉ. ኤሌክትሮን ከብረት ወደ ውጭ በሚተላለፉበት ጊዜ በእነዚህ ኃይሎች ላይ የሚሠራው ሥራ የኤሌክትሮኑን እምቅ ኃይል ይጨምራል።
በብረት ውስጥ ያለው የኤሌክትሮን አጠቃላይ ኃይል እምቅ እና የእንቅስቃሴ ሃይሎችን ያካትታል። በፍፁም ዜሮ ፣ የኤሌክትሮኖች እንቅስቃሴ እንቅስቃሴ ከዜሮ እስከ ፌርሚ ደረጃ ጋር የሚገጣጠም ኃይል ይደርሳል ኢከፍተኛ በስእል. 15.15 የኮንዳክሽን ባንድ የኃይል ደረጃዎች እምቅ ጉድጓድ ውስጥ "የተፃፈ" ነው. ከብረት ውስጥ ለማስወገድ የተለያዩ ኤሌክትሮኖች እኩል ያልሆነ ኃይል መሰጠት አለባቸው. ስለዚህ በኮንዳክሽን ባንድ ዝቅተኛ ደረጃ ላይ የሚገኝ ኤሌክትሮን ሃይል መሰጠት አለበት። ኢ P0; በፌርሚ ደረጃ ላይ ለሚገኝ ኤሌክትሮን በቂ ጉልበት አለ። ኢ P0 - ኢከፍተኛ = ኢ P0 - ኢኤፍ.
ከጠንካራ ወይም ፈሳሽ አካል ወደ ቫክዩም ለማውጣት ለኤሌክትሮን መሰጠት ያለበት ዝቅተኛው ሃይል ይባላል። የሥራ ተግባር . የሥራው ተግባር ብዙውን ጊዜ የሚገለጠው በ eφ፣ የት φ - የሚጠራው መጠን አቅም መውጣት . ከብረት ውስጥ የኤሌክትሮን ሥራ ተግባር በገለፃው ይወሰናል
ሠφ = ኢ P0 - ኢኤፍ |
የሙቀት መጠኑ እየጨመረ ሲሄድ, አንዳንድ የኤሌክትሮኖች ኤሌክትሮኖች በብረት ወሰን ላይ ያለውን እምቅ መከላከያ ለማሸነፍ በቂ ኃይል አላቸው. በሚሞቅ ብረት የኤሌክትሮኖች ልቀት ይባላል ቴርሚዮኒክ ልቀት .
ይህ ተጽእኖ በቫኩም ቱቦዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል, ካቶድ ወደ ከፍተኛ ሙቀት ይሞቃል. የካቶድ እና የአኖድ ቮልቴጅ በተለያየ የሙቀት መጠን የሁለት-ኤሌክትሮድ መብራት (ካቶድ, አኖድ) የአሁኑን-ቮልቴጅ ባህሪን በመለካት አንድ ሰው ቴርሞኒክ ልቀትን ማጥናት ይችላል.
በኳንተም ፅንሰ-ሀሳቦች ላይ በመመስረት፣ ዳሽማን (1923) የሙሌት የአሁኑን ቀመር አገኘ
ጄእኛ = አት 2 ጊዜ (- eφ/kT) |
እዚህ eφ- የሥራ ተግባር; ሀ- ቋሚ. ይህ የአየሩን ሙሌት የሙቀት ልዩነት በአጥጋቢ ሁኔታ ያስተላልፋል። ፎርሙላ (15.10) ይባላል ሪቻርድሰን - ዳሽማን ቀመር .
15.4.2. ሊኖር የሚችል ልዩነት ያነጋግሩ
ሁለት የተለያዩ ብረቶች ወደ ግንኙነት ካመጣህ, በመካከላቸው ሊኖር የሚችል ልዩነት ይፈጠራል, እሱም ግንኙነት ይባላል. በዚህ ምክንያት የኤሌክትሪክ መስክ በብረታ ብረት ዙሪያ ባለው ክፍተት ውስጥ ይታያል.
የእውቂያ እምቅ ልዩነት ብረቶች በሚገናኙበት ጊዜ አንዳንድ ኤሌክትሮኖች ከአንድ ብረት ወደ ሌላ ስለሚተላለፉ ነው. የበለስ አናት ላይ. ምስል 15.16 ሁለት ብረቶች ከመገናኘታቸው በፊት እና የኤሌክትሮኖች እምቅ ሃይል ግራፎች ከመሰጠታቸው በፊት ያሳያል. በመጀመሪያው ብረት ውስጥ ያለው የፌርሚ ደረጃ ከሁለተኛው ከፍ ያለ ነው ተብሎ ይታሰባል. . የበለስ ግርጌ ላይ. ምስል 15.16 ሁለት ብረቶች ከተገናኙ በኋላ እና የኤሌክትሮን እምቅ ኃይል ግራፎች ከተሰጡ በኋላ ያሳያል. በተፈጥሮ፣ በብረታ ብረት መካከል ግንኙነት በሚፈጠርበት ጊዜ፣ በመጀመሪያው ብረት ውስጥ ካሉት ከፍተኛ ደረጃ ያላቸው ኤሌክትሮኖች የሁለተኛው ብረት ነፃ ደረጃዎችን ወደ ዝቅተኛ ደረጃ መሄድ ይጀምራሉ። በውጤቱም, የመጀመሪያው ብረት አቅም ይጨምራል, ሁለተኛው ደግሞ ይቀንሳል. በዚህ መሠረት, በመጀመሪያው ብረት ውስጥ ያለው የኤሌክትሮን እምቅ ኃይል ይቀንሳል, እና በሁለተኛው ውስጥ
ይጨምራል (የብረት እምቅ አቅም እና በውስጡ ያለው የኤሌክትሮን እምቅ ኃይል የተለያዩ ምልክቶች እንዳሉት አስታውስ). በስታቲስቲክስ ፊዚክስ ውስጥ ብረቶች በሚገናኙበት ጊዜ (እንዲሁም በሴሚኮንዳክተሮች ወይም በብረት እና ሴሚኮንዳክተር መካከል) መካከል ያለው ሚዛናዊነት ሁኔታ ከፌርሚ ደረጃዎች ጋር የሚዛመደው የጠቅላላ ኢነርጂዎች እኩልነት መሆኑ ተረጋግጧል።
በዚህ ሁኔታ የሁለቱም ብረቶች የፌርሚ ደረጃዎች በስዕሉ ላይ በተመሳሳይ ቁመት ላይ ይገኛሉ. በስእል. 15.16 በዚህ ሁኔታ የኤሌክትሮን እምቅ ኃይል ከመጀመሪያው ብረት ወለል ጋር ቅርበት ያለው (ነጥቦች A እና B በስእል 15.16,) ግልጽ ነው. ለ) ላይ ይሆናል። eφ 2 - eφ 1 ከሁለተኛው ብረት አጠገብ ካለው ያነሰ ነው. በውጤቱም, በ A እና B መካከል ሊኖር የሚችል ልዩነት ይመሰረታል, ይህም ከሥዕሉ እንደሚከተለው, እኩል ነው
∆φ " = (eφ 2 – eφ 1)/ሠ = φ 2 - φ 1 |
በተገናኙት ብረቶች የሥራ ተግባራት ልዩነት ምክንያት የተፈጠረው እምቅ ልዩነት (15.11) ይባላል የውጭ ግንኙነት እምቅ ልዩነት . ብዙ ጊዜ ስለ እነሱ ብቻ ያወራሉ። የእውቂያ እምቅ ልዩነት, በውጫዊው ማለት ነው .
ለሁለት የሚገናኙ ብረቶች የፌርሚ ደረጃዎች ተመሳሳይ ካልሆኑ በብረቶቹ ውስጣዊ ነጥቦች መካከል አለ የውስጥ ግንኙነት እምቅ ልዩነት ከሥዕሉ እንደሚከተለው እኩል ነው
∆φ "" = (ኢ.ኤፍ. 1 – ኢ.ኤፍ. 2)/ሠ. |
የኳንተም ቲዎሪ የውስጥ ግንኙነት እምቅ ልዩነት መንስኤው በተገናኙት ብረቶች ውስጥ ያለው የኤሌክትሮኖች ክምችት ልዩነት መሆኑን ያረጋግጣል። ∆ φ "" በሙቀት መጠን ይወሰናል ቲየብረት ግንኙነት (ጥገኝነት ስላለ ኢኤፍከ ቲ)የሙቀት ኤሌክትሪክ ክስተቶችን ያስከትላል . አብዛኛውን ጊዜ , ∆φ "" << ∆φ "ለምሳሌ, ተመሳሳይ የሙቀት መጠን ያላቸው ሦስት ተመሳሳይ ያልሆኑ conductors ግንኙነት ውስጥ አምጥቶ ከሆነ, ከዚያም ክፍት የወረዳ ጫፎች መካከል ያለውን እምቅ ልዩነት ሁሉ እውቂያዎች ውስጥ እምቅ ቢዘል መካከል አልጀብራ ድምር ጋር እኩል ነው. ተፈጥሮ ላይ የተመካ አይደለም. የመካከለኛው አስተላላፊዎች ቁጥር ለማንኛውም የመካከለኛ አገናኞች ተመሳሳይ ነው: በሰንሰለቱ ጫፎች መካከል ያለው እምቅ ልዩነት የሚወሰነው በሰንሰለቱ ውስጥ ከፍተኛ ትስስር በሚፈጥሩ ብረቶች ውስጥ ባለው የሥራ ተግባራት ልዩነት ነው.
የውጫዊ ግንኙነት እምቅ ልዩነት እሴቶቹ ለተለያዩ ጥንድ ብረቶች ከበርካታ አስረኛ ቮልት ወደ ብዙ ቮልት ይለያያሉ። የሁለት ብረቶች ግንኙነትን ተመለከትን. ይሁን እንጂ የግንኙነት እምቅ ልዩነት በብረት እና በሴሚኮንዳክተር መካከል ባለው ድንበር ላይ እንዲሁም በሁለት ሴሚኮንዳክተሮች መካከል ባለው ድንበር ላይ ይከሰታል.
የዘፈቀደ ብዛት ያላቸው የማይመሳሰሉ ብረቶች እና ሴሚኮንዳክተሮች ላቀፈ ዝግ ወረዳ የሁሉም መገናኛዎች ተመሳሳይ የሙቀት መጠን ያለው የዝላይ ድምር ከዜሮ ጋር እኩል ይሆናል። ስለዚህ, EMF በወረዳው ውስጥ ሊከሰት አይችልም.
15.4.3. የሙቀት ኤሌክትሪክ ክስተቶች
ቴርሞኤሌክትሪክ ክስተቶች በብረታ ብረት እና ሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ በሙቀት እና በኤሌክትሪክ ሂደቶች መካከል የተወሰነ ግንኙነት የሚገለጡባቸው ክስተቶች ናቸው።
የሴቤክ ክስተት.ሴቤክ (1821) መጋጠሚያ 1 ከሆነ እና 2
ሁለት የማይመሳሰሉ ብረቶች የተዘጉ ዑደት (ምስል 15.17) እኩል ያልሆነ የሙቀት መጠን ካላቸው, የኤሌክትሪክ ጅረት በወረዳው ውስጥ ይፈስሳል. የመገጣጠሚያው የሙቀት ልዩነት ምልክት ለውጥ አሁን ባለው አቅጣጫ ላይ ካለው ለውጥ ጋር አብሮ ይመጣል።
ለብዙ ጥንድ ብረቶች በተዘጋ ዑደት ውስጥ, የኤሌክትሮሞቲቭ ኃይል በእውቂያዎች ውስጥ ካለው የሙቀት ልዩነት ጋር በቀጥታ ተመጣጣኝ ነው.
ኢቴርሞ = α AB ( ቲ 2 – ቲ 1) |
ይህ ኢኤምኤፍ ይባላል ቴርሞኤሌክትሪክ ኃይል . የቴርሞኤሌክትሮሞቲቭ ኤምኤፍ መከሰት ምክንያት በሁለት ብረቶች መገናኛ ላይ ያለውን የውስጥ ግንኙነት እምቅ ልዩነት የሚወስነውን ቀመር (15.12) በመጠቀም መረዳት ይቻላል። የፌርሚ ደረጃው አቀማመጥ በሙቀት መጠን ላይ ስለሚመረኮዝ በተለያዩ የግንኙነት ሙቀቶች ውስጥ የውስጥ ግንኙነት እምቅ ልዩነቶች እንዲሁ የተለየ ይሆናሉ። ስለዚህ በእውቂያዎች ላይ ሊሆኑ የሚችሉ መዝለሎች ድምር ከዜሮ የተለየ ይሆናል, ይህም ወደ ቴርሞኤሌክትሪክ ጅረት ብቅ ይላል. በሙቀት ቅልመት፣ የኤሌክትሮን ስርጭትም ይከሰታል፣ ይህም ቴርሞ-ኤምኤፍንም ያስከትላል።
የሴቤክ ክስተት ጥቅም ላይ ይውላል፡-
1) በመጠቀም የሙቀት መጠንን ለመለካት የሙቀት ጥንዶች - እርስ በርስ የተያያዙ ሁለት ተመሳሳይ የብረት መቆጣጠሪያዎችን ያካተቱ የሙቀት ዳሳሾች. በቴርሞፕላል ውስጥ ብዙ እንደዚህ ያሉ መገናኛዎች ሊኖሩ ይችላሉ;
2) የሙቀት ኃይልን በቀጥታ ወደ ኤሌክትሪክ ኃይል የሚቀይሩ የአሁን ማመንጫዎችን መፍጠር. በተለይም በጠፈር መንኮራኩሮች እና ሳተላይቶች ላይ በቦርድ ላይ የኤሌክትሪክ ምንጮች ይጠቀማሉ;
3) የኢንፍራሬድ ፣ የእይታ እና የአልትራቫዮሌት ጨረር ኃይልን ለመለካት ።
Peltier ክስተት.
ይህ ክስተት (1834) የሙቀት ኤሌክትሪክ ተገላቢጦሽ ተደርጎ ሊወሰድ ይችላል። ከውጪ የሚመጣ የኤሌትሪክ ጅረት በቴርሞኮፕል በኩል ከተላለፈ (ምስል 15.18 ),
ከዚያም አንደኛው መገናኛው ይሞቃል እና ሌላኛው ደግሞ ይቀዘቅዛል. በአንድ መስቀለኛ መንገድ (+ Q) ላይ የሚለቀቀው ሙቀት በሌላኛው ላይ ካለው ሙቀት ጋር እኩል ይሆናል (-
ጥ)የአሁኑ አቅጣጫ ሲቀየር, የመገናኛዎች ሚና ይለወጣል.
የተለቀቀው ወይም የተቀዳው ሙቀት መጠን ከክፍያው ጋር ተመጣጣኝ ነው ጥ፣በመስቀለኛ መንገድ የሚፈስ;
ጥ= ፒ ቅ |
የት ፒ - Peltier Coefficient , በመገናኛ ቁሳቁሶች እና በሙቀታቸው ላይ በመመስረት.
መደበኛነት (15.14) ለመወሰን ያስችለናል Peltier የሙቀት መጠን , ከ Joule-Lenz የሙቀት መጠን የተለየ ነው, ምክንያቱም በኋለኛው ሁኔታ አሁን ካለው ጥንካሬ ካሬ ጋር ተመጣጣኝ ነው.
የፔልቲየር ክስተት ማቀዝቀዣዎችን, ቴርሞስታቶችን, ማይክሮ የአየር ንብረት ክፍሎችን, ወዘተ ለመፍጠር ያገለግላል.በእነዚህ መሳሪያዎች ውስጥ ያለውን የአሁኑን ጊዜ በመቀየር የሚለቀቀውን ወይም የሚቀዳውን የሙቀት መጠን ማስተካከል ይችላሉ, እና የአሁኑን አቅጣጫ በመቀየር ማቀዝቀዣን ወደ ማቀዝቀዣ መቀየር ይችላሉ. ማሞቂያ እና በተቃራኒው.
የሁለት ንጥረ ነገሮች ግንኙነት ከተመሳሳይ የአሁኑ ተሸካሚዎች ጋር (ብረት - ብረት ፣ ብረት - ሴሚኮንዳክተር) n-አይነት, ሁለት ሴሚኮንዳክተሮች n-አይነት, ሁለት ሴሚኮንዳክተሮች አር-አይነት) የፔልቲየር ተጽእኖ የሚከተለው ማብራሪያ አለው. አሁን ያሉት ተሸካሚዎች (ኤሌክትሮኖች ወይም ቀዳዳዎች) ከመጋጠሚያው ተቃራኒ ጎኖች የተለያየ አማካይ ኃይል አላቸው (ጠቅላላ ጉልበት - ኪኔቲክ እና እምቅ አቅም ማለት ነው)። አጓጓዦች በመስቀለኛ መንገድ በኩል ካለፉ እና ዝቅተኛ ጉልበት ወዳለው አካባቢ ከገቡ፣ ለክሪስታል ጥልፍልፍ ትርፍ ሃይል ይሰጡታል፣ ይህም መገናኛው እንዲሞቅ ያደርገዋል። በሌላኛው መስቀለኛ መንገድ ተሸካሚዎቹ ከፍተኛ ኃይል ወዳለው ቦታ ይንቀሳቀሳሉ; የጎደለውን ኃይል ከላጣው ይበደራሉ, ይህም ወደ መገናኛው ቅዝቃዜ ይመራል.
በሁለት ሴሚኮንዳክተሮች መካከል የተለያዩ የመተላለፊያ ዓይነቶች ባላቸው ግንኙነት መካከል የፔልቲየር ተጽእኖ የተለየ ማብራሪያ አለው. በዚህ ሁኔታ, በአንድ መስቀለኛ መንገድ, ኤሌክትሮኖች እና ቀዳዳዎች ወደ አንዱ ይንቀሳቀሳሉ. ከተገናኙ በኋላ እንደገና ይዋሃዳሉ-በኮንዳክሽን ባንድ ውስጥ የነበረ ኤሌክትሮን። n-ሴሚኮንዳክተር, ወደ ውስጥ መግባት አር- ሴሚኮንዳክተር, በቫሌሽን ባንድ ውስጥ ያለውን ቀዳዳ ቦታ ይወስዳል. ይህ ነፃ ኤሌክትሮን ለመመስረት የሚያስፈልገውን ሃይል ያስወጣል። n- ሴሚኮንዳክተር እና ቀዳዳዎች በ አር-ሴሚኮንዳክተር, እንዲሁም የኤሌክትሮን እና ቀዳዳው የኪነቲክ ኃይል. ይህ ኃይል ወደ ክሪስታል ላቲስ ይላካል እና መገናኛውን ለማሞቅ ያገለግላል. በሌላኛው መስቀለኛ መንገድ፣ የሚፈሰው ጅረት በሴሚኮንዳክተሮች መካከል ካለው መገናኛ ኤሌክትሮኖችን እና ቀዳዳዎችን ያጠባል። የኤሌክትሮኖች እና ቀዳዳዎች ጥንድ ጥንድ በማምረት ምክንያት በወሰን ክልል ውስጥ ያሉት የአሁን ተሸካሚዎች መጥፋት ተሞልቷል (በዚህ ሁኔታ ኤሌክትሮን ከቫሌንስ ባንድ) አር-ሴሚኮንዳክተር ወደ ኮንዳክሽን ባንድ ውስጥ ይገባል n- ሴሚኮንዳክተር). ጥንድ መፈጠር ጉልበትን ይጠይቃል ይህም ከላጣው ተበድሯል፤ መገናኛው ይቀዘቅዛል።
የቶምሰን ክስተት. ይህ ክስተት በ W. Thomson (ኬልቪን) በ1856 ተንብዮ ነበር። እኩል ያልሆነ የሚሞቅ መሪው ከፔልቲየር ሙቀት ጋር ተመሳሳይ የሆነ ተጨማሪ ሙቀትን (መምጠጥ) ማለፍ አለበት. ይህ ክስተት፣ ከሙከራ ማረጋገጫ በኋላ፣ የቶምሰን ክስተት ተብሎ የሚጠራ ሲሆን ከፔልቲየር ክስተት ጋር በማመሳሰል ተብራርቷል።
የኤሌክትሮኖች ሞቃታማ በሆነው የኦርኬስትራ ክፍል ውስጥ ካለው የሙቀት መጠን የበለጠ አማካኝ ኃይል ስላላቸው የሙቀት መጠኑን ወደ መቀነስ አቅጣጫ በመንቀሳቀስ ከፊሉን ኃይላቸውን ወደ ጥልፍልፍ በመተው ሙቀቱ እንዲለቀቅ ያደርጋል። ኤሌክትሮኖች ወደ ሙቀት መጨመር አቅጣጫ የሚንቀሳቀሱ ከሆነ, በተቃራኒው, በትርፍ ኃይል ወጪዎች ጉልበታቸውን ይሞላሉ, በዚህም ምክንያት የሙቀት መጠኑን ይቀበላሉ.
15.5. ልዕለ ምግባር
ካሜርሊንግ ኦነስ በ 1911 በ 4 ኪ.ሜ የሙቀት መጠን የሜርኩሪ የኤሌክትሪክ መከላከያ በድንገት ወደ ዜሮ መቀነሱን አወቀ. ተጨማሪ ጥናቶች እንደሚያሳዩት ሌሎች ብዙ ብረቶች እና ውህዶች ተመሳሳይ ባህሪ አላቸው. ይህ ክስተት ተጠርቷል ሱፐር ምግባር , እና የሚስተዋሉበት ንጥረ ነገሮች - ሱፐርኮንዳክተሮች . የሙቀት መጠን ተክበዚህ ላይ ድንገተኛ የመከላከያ ቅነሳ ይባላል ወደ ከፍተኛ ደረጃ ሽግግር የሙቀት መጠን ሽን ወይም ወሳኝ የሙቀት መጠን . የሱፐርኮንዳክተር ሁኔታ ከከባድ የሙቀት መጠን በላይ ይባላል የተለመደ , እና ዝቅተኛ - ልዕለ ምግባር .
15.5.1. በብረት ኤሌክትሮኒካዊ ንዑስ ስርዓት ውስጥ የ Bose condensation እና superfluidity
የሱፐርኮንዳክቲቭ ንድፈ ሃሳብ በ1957 በባርዲን፣ ኩፐር እና ሽሪፈር ተፈጠረ። ባጭሩ የቢሲኤስ ቲዎሪ ይባላል። ከነሱ ነጻ ሆኖ በ 1958 የሱፐርኮንዳክቲቭ ንድፈ ሃሳብ የበለጠ የላቀ ስሪት አዘጋጅቷል. የሱፐርኮንዳክቲቭ ንድፈ ሃሳብ ውስብስብ ነው. ስለዚህ፣ ከዚህ በታች እራሳችንን የBCS ንድፈ ሃሳብ ቀለል ባለ አቀራረብ ብቻ እንገድባለን።
በሱፐርፍሉይድነት መካከል ካለው ውጫዊ ተመሳሳይነት በተጨማሪ (ከፍተኛ ፈሳሽ ፈሳሽ ያለ ግጭት ይፈስሳል፣ ማለትም ፍሰትን መቋቋም ሳይችል፣ በጠባብ ካፊላሪዎች በኩል) እና ሱፐርኮንዳክተር (የአሁኑ በሱፐርኮንዳክተር ውስጥ ያለ ሽቦ ያለ መቋቋም ይፈስሳል) ጥልቅ የሆነ አካላዊ ተመሳሳይነት አለ፡ ሁለቱም ሱፐርፍላይዲቲ እና ሱፐርኮንዳክተር ናቸው ማክሮስኮፒክ ኳንተም ውጤት .
በብረታ ብረት ውስጥ ያሉ ኤሌክትሮኖች ከኮሎምብ ማባረር በተጨማሪ ልዩ የሆነ የጋራ መሳብ ያጋጥማቸዋል, ይህም እጅግ በጣም ጥሩ በሆነው ሁኔታ ውስጥ ከመጸየፍ በላይ ነው. በውጤቱም, ኮንዲሽን ኤሌክትሮኖች ወደ ሚባሉት ይጣመራሉ የኩፐር ባለትዳሮች . በእንደዚህ አይነት ጥንድ ውስጥ ያሉት ኤሌክትሮኖች በተቃራኒ አቅጣጫ የሚሽከረከሩ ሽክርክሪት አላቸው. ለዛ ነው ጥንድ ዜሮ ስፒን ያለው ሲሆን ቦሰን ነው። ቦሶኖች በመሬት ውስጥ ባለው የኢነርጂ ሁኔታ ውስጥ ይሰበስባሉ, ከዚያ ወደ አስደሳች ሁኔታ ለማስተላለፍ በአንጻራዊነት አስቸጋሪ ነው. በሌላ አነጋገር፣ ከአስጊ በታች በሆነ የሙቀት መጠን ( ቲ j) የBose condensation ኩፐር ጥንድ ኤሌክትሮኖች ይከሰታል። የBose condensate ኩፐር ጥንዶች፣ ወደ ሱፐር ፈሳሽ እንቅስቃሴ ከገቡ፣ በዚህ ሁኔታ ውስጥ ላልተወሰነ ጊዜ ይቆያሉ። ይህ የተቀናጀ የጥንዶች እንቅስቃሴ የሱፐርኮንዳክቲቭ ጅረት ነው።
ይህንን በበለጠ ዝርዝር እናብራራ. በብረት ውስጥ የሚንቀሳቀስ ኤሌክትሮን አዎንታዊ ionዎችን የያዘውን ክሪስታል ጥልፍልፍ ይለውጠዋል (ፖላራይዝድ)። በዚህ ለውጥ ምክንያት ኤሌክትሮን ከኤሌክትሮን ጋር አብሮ ከላጣው ጋር ይንቀሳቀሳል, አዎንታዊ ክፍያ ባለው "ደመና" ተከቧል. ኤሌክትሮን እና በዙሪያው ያለው ደመና ሌላ ኤሌክትሮን የሚስብበት በአዎንታዊ ኃይል የተሞላ ስርዓት ነው። ስለዚህ, ክሪስታል ጥልፍልፍ የመካከለኛ መካከለኛ ሚና ይጫወታል, ይህም መገኘቱ በኤሌክትሮኖች መካከል ወደ መሳብ ይመራል.
በኳንተም ሜካኒካል ቋንቋ በኤሌክትሮኖች መካከል ያለው መስህብ የሚገለፀው በኤሌክትሮኖች መካከል ባለው ልውውጥ ምክንያት ነው የላቲስ ማነቃቂያ ኩንታ - ፎኖኖች። በብረት ውስጥ የሚንቀሳቀስ ኤሌክትሮን የላቲስ ንዝረት ሁነታን ያበላሸዋል እና ፎኖኖችን ያስደስታል። የማነቃቂያው ኃይል ወደ ሌላ ኤሌክትሮኖል ይተላለፋል, እሱም ፎኖኑን ይይዛል. በዚህ የፎኖን ልውውጥ ምክንያት በኤሌክትሮኖች መካከል ተጨማሪ መስተጋብር ይፈጠራል, እሱም የመሳብ ባህሪ አለው. በዝቅተኛ የሙቀት መጠን ፣ ይህ ሱፐርኮንዳክተሮች ለሆኑ ንጥረ ነገሮች መስህብ ከኩሎምብ መራቅ ይበልጣል።
በፎኖኖች መለዋወጥ ምክንያት ያለው መስተጋብር በጣም ጎልቶ የሚታየው ለኤሌክትሮኖች ተቃራኒ ቅጽበት እና ሽክርክሪት ላላቸው ነው። በውጤቱም, እንደዚህ ያሉ ሁለት ኤሌክትሮኖች ተጣምረው ኩፐር ጥንድ ይፈጥራሉ. እነዚህ ጥንድ ሁለት ኤሌክትሮኖች አንድ ላይ ተጣብቀው መታሰብ የለባቸውም. በተቃራኒው, ጥንድ ኤሌክትሮኖች መካከል ያለው ርቀት በጣም ትልቅ ነው, በግምት ከ10-4 ሴ.ሜ ነው, ማለትም, በክሪስታል ውስጥ ከሚገኙት የኢንተርአቶሚክ ርቀቶች የበለጠ አራት የክብደት መጠን (ለምሳሌ, በሱፐር-ኮንዳክሽን ሁኔታ ውስጥ ይመራል). ቲ k ≈ 7.2 ኪ.) ወደ 106 የሚጠጉ ኩፐር ጥንዶች በደንብ ይደራረባሉ፣ ማለትም፣ የጋራ ድምጽ ይይዛሉ።
ሁሉም የመተላለፊያ ኤሌክትሮኖች ወደ ኩፐር ጥንዶች የተዋሃዱ አይደሉም. በሙቀት መጠን ቲ, ከፍጹም ዜሮ የተለየ, ጥንዶቹ ሊጠፉ የሚችሉበት የተወሰነ ዕድል አለ. ስለዚህ, ከጥንዶች ጋር, ሁልጊዜ በተለመደው መንገድ ክሪስታል ውስጥ የሚንቀሳቀሱ "የተለመዱ" ኤሌክትሮኖች አሉ. ይበልጥ የቀረበ ቲወደ Tk ፣ የመደበኛ ኤሌክትሮኖች ብዛት የበለጠ ይሆናል ፣ ወደ አንድነት ይለወጣል ቲ= ቲ j. ስለዚህ, ከላይ ባለው የሙቀት መጠን ተክእጅግ የላቀ ሁኔታ የማይቻል ነው.
የኩፐር ጥንዶች መፈጠር የብረቱን የኃይል ስፔክትረም መልሶ ማዋቀርን ያመጣል. የኤሌክትሮኒካዊ ስርዓትን በከፍተኛ ሁኔታ ለማነሳሳት ቢያንስ አንድ ጥንድ ማጥፋት አስፈላጊ ነው, ይህም ከኃይል አስገዳጅ ኃይል ጋር እኩል የሆነ ኃይል ይጠይቃል. ኢኤስቪኤሌክትሮኖች በአንድ ጥንድ. ይህ ኃይል በሱፐርኮንዳክተር ኤሌክትሮን ሲስተም ሊዋጥ የሚችለውን አነስተኛውን የኃይል መጠን ይወክላል። በዚህ ምክንያት በኤሌክትሮኖች የኃይል ስፔክትረም ውስጥ እጅግ በጣም ጥሩ በሆነ ሁኔታ ውስጥ የወርድ ክፍተት አለ. ኢብ፣በፌርሚ ደረጃ ክልል ውስጥ ይገኛል.
ስለዚህ የኤሌክትሮኒካዊ ስርዓት እጅግ በጣም ከፍተኛ በሆነ ሁኔታ ውስጥ ያለው አስደሳች ሁኔታ ከመሬት ሁኔታ በወርድ የኃይል ክፍተት ተለይቷል ኢኤስቭ.ስለዚህ የዚህ ሥርዓት የኳንተም ሽግግር ሁልጊዜ የሚቻል አይሆንም። በዝቅተኛ የእንቅስቃሴ ፍጥነት (ከአሁኑ ጥንካሬ ከወሳኙ ያነሰ ጥንካሬ ጋር ይዛመዳል አይ j) የኤሌክትሮኒካዊ አሠራሩ ደስተኛ አይሆንም, እና ይህ ማለት ያለ ግጭት (ሱፐርፍላይት) እንቅስቃሴ ማለት ነው, ማለትም ያለ ኤሌክትሪክ መከላከያ.
የኃይል ክፍተት ስፋት ኢኤስቪእየጨመረ በሚሄድ የሙቀት መጠን ይቀንሳል እና በከባድ የሙቀት መጠን ይጠፋል ተክ. በዚህ መሠረት ሁሉም የኩፐር ጥንዶች ይደመሰሳሉ, እና ንጥረ ነገሩ ወደ መደበኛ (ከላይ ያልሆነ) ሁኔታ ውስጥ ይገባል.
15.5.2. መግነጢሳዊ ፍሰት መጠን
በሱፐርኮንዳክተር ውስጥ የኤሌክትሮን ማጣመር መኖር (ከ ቲ< ተክ)በቀጥታ ሙከራዎች ተረጋግጧል መግነጢሳዊ ፍሰት መጠን . እጅግ የላቀ ጅረት የሚሽከረከርበትን የሱፐር ኮንዳክሽን ቀለበት እንመልከት። ኤሌክትሮኖች በራዲየስ ክብ ላይ ይንቀሳቀሱ አርፍጥነት ጋር v. የአሁኑ ጉልበት E = (1/2 ጋር)አይኤፍ፣ የት አይየአሁኑ ጥንካሬ ነው, እና Ф ግምት ውስጥ ባለው ክበብ ውስጥ ያለው መግነጢሳዊ ፍሰት በዚህ ጅረት የተፈጠረ ነው. ከሆነ ኤንቀለበቱ ውስጥ ያሉት ኤሌክትሮኖች ጠቅላላ ቁጥር ነው, እና ቲ- የደም ዝውውር ጊዜ, ከዚያም አይ = አይደለም/ቲ= ኔυ /2 πr.ስለዚህ ኢ = ኔυФ /4 πrc.በሌላ በኩል, ተመሳሳይ ጉልበት ከ E ጋር እኩል ነው = ኤም.ኤምυ 2/2. ሁለቱንም አባባሎች በማመሳሰል Ф = 2 እናገኛለን πrcυ / ሠ.ኤሌክትሮኖች በኩፐር ጥንዶች ውስጥ የሚንቀሳቀሱ ከሆነ የእያንዳንዳቸው ጥንድ ፍጥነት እኩል ነው p = 2ኤምυ , ስለዚህ F = π rsр/еነገር ግን የኩፐር ጥንድ ፍጥነት በግንኙነቱ መሰረት በቁጥር የተቀመጡ እሴቶችን ብቻ ሊወስድ ይችላል። አርr = pħ= nh/2π, የት ፒ- ኢንቲጀር. ስለዚህም እ.ኤ.አ.
የዚህ ዓይነቱ ቀመር በኤፍ ሎንዶን (1950) የሱፐርኮንዳክቲቭ ንድፈ ሃሳብ ከመፈጠሩ በፊት እንኳን ተገኝቷል. ይሁን እንጂ ለንደን ቀመር (15.16) ከሚሰጠው ጋር ሲነጻጸር ለ Ф0 ሁለት ጊዜ ዋጋ አግኝቷል. ይህ በ 1950 የኤሌክትሮን ማጣመር ክስተት ገና ያልታወቀ በመሆኑ ተብራርቷል. ስለዚህ, ለንደን ተነሳሽነት አገላለጹን ተጠቅሟል አር= ኤምυ , አገላለጽ አይደለም። አር= 2 ኤምυ , ከላይ እንደተሰራው. ልምድ የቀመር (15.15) እና (15.16) ትክክለኛነት አሳይቷል እና በዚህም የኤሌክትሮን ማጣመር ክስተት መኖሩን አረጋግጧል።
የሚከተሉትን ሁኔታዎች ግምት ውስጥ ማስገባት አስፈላጊ ነው. ቀጣይነት ያለው የኤሌክትሪክ ፍሰት በሱፐር ኮንዳክሽን ቀለበት ውስጥ ሊደሰት እንደሚችል ይታወቃል. ለምሳሌ ከእነዚህ ሙከራዎች ውስጥ አንዱ ለ 2.5 ዓመታት የዘለቀ ቢሆንም ምንም የአሁኑ ቅነሳ አልተገኘም. በአንደኛው እይታ, ይህ አያስገርምም, ምክንያቱም የጁል ሙቀት በሱፐርኮንዳክተር ውስጥ ስላልተለቀቀ, እና ስለዚህ ምንም ማነስ የለም. እንደ እውነቱ ከሆነ, ጥያቄው የበለጠ የተወሳሰበ ነው. እጅግ በጣም በሚያስኬድ ቀለበት ውስጥ ያሉ ኤሌክትሮኖች በፍጥነት ይንቀሳቀሳሉ እና መለቀቅ አለባቸው ፣ እና ይህ ወደ ወቅታዊው መቀነስ ሊያመራ ይገባል . ልምድ እንደሚያሳየው ምንም ማነስ የለም. ተቃርኖው በአቶም ክላሲካል ንድፈ ሐሳብ ውስጥ ከጨረር ጋር ካለው ተጓዳኝ ቅራኔ ጋር ተመሳሳይ በሆነ መንገድ ይወገዳል. ጨረር ለመከላከል, Bohr አስተዋወቀ የኳንተም ፖስትulateስለ አቶም የማይቆሙ ግዛቶች፣ እና ደ ብሮግሊ ይህንን የገለጸው ክብ ቋሚ ዴ ብሮግሊ ሞገድ በማቋቋም ነው። አዎ፣ እና ውስጥ የአሁኑ ጋር superconducting ቀለበት, ከ በኤሌክትሪክ ጅረት መጠን ምክንያት ጨረሩ አይታይም. ግን ይህ መጠን አስቀድሞ በ ውስጥ ታይቷል። ማክሮስኮፒክ ልኬት (ክብ የቆመ ደ ብሮግሊ ሞገድ ከአሁኑ ጋር ባለ ቀለበት)።
15.5.3. Meissner ውጤት. የመጀመሪያ እና ሁለተኛ ዓይነት ሱፐርኮንዳክተሮች
የሱፐርኮንዳክተር ሁኔታ መግነጢሳዊ መስክ ወደ ሱፐርኮንዳክተር ውፍረት ውስጥ ዘልቆ ባለመግባቱ ተለይቶ ይታወቃል. ይህ ክስተት ይባላል Meissner ውጤት . በመግነጢሳዊ መስክ ውስጥ በሚቀመጥበት ጊዜ የሱፐር ኮንዳክሽን ናሙና ከቀዘቀዘ ወደ ሱፐርኮንዳክሽን ሁኔታ በሚሸጋገርበት ጊዜ መስኩ ከናሙናው ውስጥ ይገፋል, እና በናሙናው ውስጥ ያለው ማግኔቲክ ኢንዳክሽን ዜሮ ይሆናል. በመደበኛነት አንድ ሱፐርኮንዳክተር ዜሮ መግነጢሳዊ የመተላለፊያ ችሎታ አለው ማለት እንችላለን ( μ = 0) ከ ጋር ንጥረ ነገሮች μ < 1 называются диамагнетикам и. таким образом, አንድ ሱፐርኮንዳክተር ተስማሚ ዲያማግኔቲክ ነው .
በሱፐርኮንዳክተር ውስጥ ምንም መግነጢሳዊ መስክ ስለሌለ የኤሌክትሪክ ጅረቶች በድምፅ ውስጥ ሊፈስሱ አይችሉም, ማለትም በሱፐርኮንዳክተር ውስጥ. ጄ= 0. ይህ በቀጥታ ከስርጭት ቲዎረም መበስበስ ይከተላል ኤች= (4π/ ሐ)ጄ. ሁሉም ሞገዶች በሱፐርኮንዳክተሩ ወለል ላይ መፍሰስ አለባቸው.
እነዚህ የወለል ንጣፎች በኮንዳክተሩ ውስጥ ያለውን ውጫዊ የተተገበረውን መስክ የሚያካክስ መግነጢሳዊ መስክ ያስደስታቸዋል። ይህ መግነጢሳዊ መስክን ከሱፐርኮንዳክተር የማፈናቀል ዘዴ ነው, እሱም እንደ Meissner ተጽእኖ ይባላል.
የ Meissner ተጽእኖ በ ውስጥ በግልጽ ይታያል ማንዣበብ ማግኔት ከሱፐርኮንዳክተሩ ወለል በላይ. አንድ ትንሽ ማግኔት ወደ ሱፐርኮንዳክተር ሰሃን (ለምሳሌ እርሳስ) ይወርዳል፣ ከወሳኝ ሙቀት በታች ይቀዘቅዛል። በዚህ ሁኔታ, ያልተነኩ የኢንደክሽን ሞገዶች በጠፍጣፋው ውስጥ ይደሰታሉ. ማግኔቱን በመመለስ, እነዚህ ሞገዶች በተወሰነ ከፍታ ላይ ከጣፋዩ በላይ "ያንዣብቡ" ያደርጉታል. ክስተቱ በተጨማሪም የሙቀት መጠኑ ከወሳኙ የሙቀት መጠን በላይ የሆነ ማግኔት በጠፍጣፋ ላይ ሲቀመጥ እና ከዚያም ሳህኑ በማቀዝቀዝ ወደ ከፍተኛ ደረጃ ሲደርስ ይታያል. እውነታው ግን መግነጢሳዊ መስክን ከአንድ ሱፐርኮንዳክተር መፈናቀል በተጨማሪ በመግነጢሳዊ ፍሰቶች ላይ ለውጦች እና በዚህም ምክንያት, የኢንደክሽን ሞገዶችን በማነሳሳት ነው. እነዚህ ሞገዶች የሚወሰኑት በማግኔት እና በጠፍጣፋው አንጻራዊ አቀማመጥ ብቻ ነው እና ይህ አቀማመጥ እንዴት እንደተሳካ ላይ የተመካ አይደለም. ስለዚህ, ክስተቱ ሙከራው ለመጀመሪያ ጊዜ ከተሰራበት ጊዜ ጋር ተመሳሳይ ይሆናል.
በቂ የሆነ ጠንካራ ውጫዊ መግነጢሳዊ መስክ የሱፐርኮንዳክሽን ሁኔታን ያጠፋል. ይህ የሚከሰትበት የማግኔት ኢንዴክሽን ዋጋ ይባላል ወሳኝ መስክ እና የተሰየመ ነው ቪ.ሲ.ትርጉም ቪ.ሲእንደ ናሙናው የሙቀት መጠን ይወሰናል. ወሳኝ በሆነ የሙቀት መጠን ቪ.ሲ= 0, የሙቀት ዋጋን በመቀነስ ቪ.ሲይጨምራል, ወደ Bk0 ይንከባከባል - በዜሮ ሙቀት ውስጥ ያለው ወሳኝ መስክ ዋጋ. የዚህ ጥገኝነት ግምታዊ ቅርጽ በስእል ውስጥ ይታያል. 15.19. ከጋራ ዑደት ጋር በተገናኘ በሱፐርኮንዳክተር በኩል የሚፈሰውን ጅረት ብናሰፋው አሁን ባለው ዋጋ ኢክእጅግ የላቀ ሁኔታ ተደምስሷል. ይህ እሴት ይባላል ወሳኝ የኤሌክትሪክ ንዝረት . ትርጉም ኢክበሙቀት መጠን ይወሰናል. የዚህ ጥገኝነት ቅርጽ ከጥገኛው ጋር ተመሳሳይ ነው ቪ.ሲከ ቲ(ምስል 15.19 ይመልከቱ).
የሱፐርኮንዳክተር ባህሪን ከሚወስኑት ጉልህ ምክንያቶች አንዱ ነው ላይ ላዩን
ጉልበት , በመደበኛ እና በከፍተኛ ደረጃ ደረጃዎች መካከል ያሉ መገናኛዎች መኖራቸው ጋር የተያያዘ. ይህ ሃይል በሁለት ፈሳሾች መካከል ባለው ግንኙነት ላይ ካለው የገጽታ ውጥረት ሃይል ጋር ተመሳሳይ ነው። መግነጢሳዊ መስክ ከመደበኛው ወደ ሱፐርኮንዳክሽን ደረጃ, መስህብ በመጨረሻው የመግባት ጥልቀት ይወሰናል.
በኤሌክትሮኖች መካከል በኩፐር ጥንዶች መካከል, በሱፐርኮንዳክሽን እና በመደበኛ ደረጃዎች መካከል ያለው የኃይል ክፍተት, ወዘተ. ይህ ኃይል አዎንታዊ ወይም አሉታዊ ሊሆን ይችላል. ይህ ሁኔታ የሱፐርኮንዳክተሮችን ክፍፍል አስተዋወቀ (1957) ትኩረት ተሰጥቷል። የመጀመሪያው ሱፐርኮንዳክተሮች
እና ሁለተኛው ዓይነት
.
ለቀድሞው, የገጽታ ኃይል አዎንታዊ ነው, ለኋለኛው ደግሞ አሉታዊ ነው. የመጀመሪያው ዓይነት ሱፐርኮንዳክተሮች አብዛኛዎቹን ንጹህ ብረቶች ያጠቃልላሉ, ሁለተኛው ዓይነት ደግሞ እጅግ በጣም ብዙ ውህዶችን, እንዲሁም ብዙ ንጹህ ብረቶች ከቆሻሻ እና ሁሉም ከፍተኛ ሙቀት ያላቸው ሱፐርኮንዳክተሮች ያካትታል. በአንደኛው ዓይነት ሱፐርኮንዳክተሮች ውስጥ, የ Meissner ተጽእኖ ይታያል, በሁለተኛው ዓይነት ሱፐርኮንዳክተሮች ውስጥ - ሁልጊዜ አይደለም. ዓይነት II ሱፐርኮንዳክተር በ ውስጥ ሊገኝ ይችላል ልዕለ ምግባር
እና ድብልቅ ግዛቶች
.
በሱፐር-ኮንዳክሽን ግዛት ውስጥ, የ Meissner ተጽእኖ ይከሰታል, ነገር ግን በተቀላቀለበት ሁኔታ, አይከሰትም. በስእል. 15.20 ኩርባ ለ =ለ k1 (ቲ)የሱፐርኮንዳክሽን እና የተቀላቀሉ ደረጃዎች በሚዛን ውስጥ የሚገኙበትን ወሳኝ መግነጢሳዊ መስክ ይወስናል. በተመሳሳይም, ኩርባው ለ =ለ k1 (ቲ)በከፍተኛ እና በመደበኛ ደረጃዎች መካከል ካለው ሚዛን ጋር ይዛመዳል። የሙቀት መጠን እና ማግኔቲክ
ብረቱ በሱፐር-ኮንዳክሽን ውስጥ የሚገኝባቸው መስኮች በድርብ መፈልፈፍ ይገለጣሉ, የተቀላቀለበት ክልል በቀላል ጩኸት ይገለጻል, እና የመደበኛ ግዛት ክልል ጥላ አይደረግም. ለአይነት I ሱፐርኮንዳክተሮች, ድብልቅ ሁኔታ የለም. ግዛቱ በሱፐርኮንዳክተር ውስጥ እውን መሆን እንዳለበት ግልጽ ነው ዝቅተኛየገጽታ ኃይልን ጨምሮ አጠቃላይ ኃይል። በዚህ ምክንያት, ድብልቅ ሁኔታ ይነሳል. ውጫዊ መግነጢሳዊ መስክ በተቀላቀለ ሁኔታ ውስጥ ወደ ሱፐርኮንዳክተር ዘልቆ ይገባል ውሱን የመስቀለኛ ክፍል ክሮች . ውሱን መስቀለኛ ክፍል የተገኘው በመግነጢሳዊ መስክ ከተያዘው ክልል ውስጥ ወደ አከባቢው ጠፈር ውስጥ ዘልቆ የሚገባ ሲሆን ይህም እጅግ በጣም ጥሩ በሆነ ሁኔታ ውስጥ ነው, እና ይህ ሂደት በመጨረሻው ጥልቀት ያለው ጥልቀት ያለው ነው. ሰውነቱ መግነጢሳዊ ፍሰቶች በሚያልፉበት ክሮች የተሞላ ነው ፣ እና ክሮች እራሳቸው እርስ በእርሳቸው የሚለያዩት በሱፐርኮንዳክተር ውስጥ ካለው መግነጢሳዊ መስክ ዘልቆ ከገባበት ጥልቀት በግምት ሁለት ጊዜ ካልሆነ በቀር ገመዶቹ ራሳቸው ሱፐርኮንዳክተሩን በሚይዙ ክፍተቶች ይለያሉ። መግነጢሳዊው ፍሰት በክር መስቀለኛ ክፍል በኩል ማድረጉ አስፈላጊ ነው። በቁጥር የተገመተ . ለእያንዳንዱ ክር ለማለፍ በሃይል ተስማሚ ነው አንድ ኩንተም መግነጢሳዊ ፍሰት. በእርግጥ, ራዲየስ ሁለት ክሮች ግምት ውስጥ ያስገቡ አር, በእያንዳንዳቸው አንድ ኩንተም መግነጢሳዊ ፍሰት ያልፋል. በሁለቱም ክሮች ውስጥ ያለው አጠቃላይ መግነጢሳዊ ፍሰት እኩል ነው። 2πr2Hሁለቱም ክሮች ወደ አንድ ራዲየስ ይዋሃዱ አር.ከዚያ ተመሳሳይ መግነጢሳዊ ፍሰት ይሆናል πR2ኤች.ሁለቱንም መግለጫዎች በማነፃፀር እናገኛለን አር = አር√2. ስለዚህ, በውህደቱ ምክንያት የተፈጠረውን የክርን መስቀለኛ ክፍል ዙሪያ ዙሪያ ይሆናል 2 πR = 2πአር√2, ነገር ግን የመጀመሪያዎቹ ሁለት ክሮች የመስቀለኛ ክፍሎች ድምር ከ 2 ጋር እኩል ስለሆነ የበለጠ ነው. π አር∙2. ስለዚህ, የሁለት ክሮች መቀላቀል የጎን ገጽን ይቀንሳል , ክሮቹ ከአካባቢው ቦታ ጋር የሚጣበቁበት. ይህ አሉታዊ ስለሆነ በጉልበት ወደማይመች የገጽታ ጉልበት መጨመር ይመራል። ስለዚህ, አንድ መግነጢሳዊ መስክ በሰውነት ውስጥ ያልፋል, ነገር ግን በክር መካከል ከፍተኛ ክፍተቶች በመኖራቸው ምክንያት ከመጠን በላይ ጥንካሬን ይይዛል. መግነጢሳዊው መስክ እየጨመረ በሄደ መጠን በሰውነት ውስጥ ያሉት ክሮች ቁጥር ይጨምራል, እና በመካከላቸው ያለው የሱፐር-ኮንዳክሽን ክፍተቶች ይቀንሳል. ውሎ አድሮ መግነጢሳዊ መስክ መላውን ሰውነት ዘልቆ መግባት ይጀምራል, እና ሱፐር-ኮንዳክሽን ይጠፋል.
በከፍተኛ ወሳኝ መግነጢሳዊ መስኮች ምክንያት ሱፐር-ኮንዳክሽን alloys Hk2እጅግ በጣም ጠንካራ መግነጢሳዊ መስኮችን (ጂኤፍ እና ሌሎችን) ለማምረት የተነደፉ የሶሌኖይድ ዊንዶችን በመሥራት ረገድ ሰፊ መተግበሪያ አግኝተዋል። የ I አይነት ሱፐርኮንዳክተሮች ለዚህ ዓላማ ተስማሚ አይደሉም ከፍተኛ ጥራትን የሚያበላሹ ወሳኝ መግነጢሳዊ መስኮች ዝቅተኛ ዋጋዎች.
15.5.4. የጆሴፍሰን ውጤት
በሱፐርኮንዳክቲቭ ንድፈ ሃሳብ ላይ በመመስረት, B. Josephson (1962) ሁለት ሱፐርኮንዳክተሮችን (የሚባሉትን) በመለየት በትንሽ ዲኤሌክትሪክ ንብርብር (የብረት ኦክሳይድ ፊልም ≈ 1 nm ውፍረት) የሚፈሰውን የሱፐርኮንዳክሽን ፍሰት ውጤት ተንብዮ ነበር. የጆሴፍሰን ግንኙነት)።
ኮንዳክሽን ኤሌክትሮኖች በቶንሊንግ ተጽእኖ ምክንያት በዲኤሌክትሪክ ውስጥ ያልፋሉ. በጆሴፍሰን ግንኙነት በኩል ያለው የአሁኑ ጊዜ ከተወሰነ ወሳኝ እሴት በላይ ካልሆነ በላዩ ላይ ምንም የቮልቴጅ ውድቀት የለም (የቋሚ ጆሴፍሰን ውጤት) ካለፈ, የቮልቴጅ ውድቀት ይከሰታል ዩእና እውቂያው ኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶችን ያመነጫል (ቋሚ ያልሆነ የጆሴፍሰን ውጤት). ድግግሞሽ ቁጨረር ጋር የተያያዘ ነው ዩበእውቂያ ሬሾ ላይ v = 2አ. ህ/ሸ (ሠ- ኤሌክትሮን መሙላት). የጨረር መከሰት ኩፐር ጥንዶች (የሱፐርኮንዳክሽን ፍሰትን ይፈጥራሉ), በግንኙነት ውስጥ በማለፍ, ከሱፐርኮንዳክተሩ የመሬት ሁኔታ አንጻር ከመጠን በላይ ኃይልን ያገኛሉ. ወደ መሬት ሁኔታ ሲመለሱ, የኤሌክትሮማግኔቲክ ኃይልን ኳንተም ያመነጫሉ hv = 2አ. ህ.
የጆሴፍሰን ተጽእኖ በጣም ደካማ መግነጢሳዊ መስኮችን (እስከ 10-18 ቴስላ), ሞገድ (ዲኤ) እና ቮልቴጅ (ዲቪ) በትክክል ለመለካት እንዲሁም የኮምፒተር ሎጂክ መሳሪያዎችን እና ማጉያዎችን ከፍተኛ ፍጥነት ያላቸውን አካላት ለመፍጠር ያገለግላል.
ለረጅም ጊዜ የተለያዩ ብረቶች እና ውህዶች እጅግ በጣም ጥሩ የሆነ ሁኔታ ሊገኝ የሚችለው በጣም ዝቅተኛ በሆነ የሙቀት መጠን ብቻ ነው, በፈሳሽ ሂሊየም እርዳታ ሊገኝ ይችላል. እ.ኤ.አ. በ 1986 መጀመሪያ ላይ የአስፈላጊው የሙቀት መጠን ከፍተኛው የታየ እሴት 23 ኪ. በ 100 ኪ.ሜትር ወሳኝ የሙቀት መጠን በርካታ ከፍተኛ ሙቀት ያላቸው ሱፐርኮንዳክተሮች ተገኝተዋል ይህ የሙቀት መጠን በፈሳሽ ናይትሮጅን በመጠቀም ነው. እንደ ሂሊየም ሳይሆን ፈሳሽ ናይትሮጅን የሚመረተው በኢንዱስትሪ ደረጃ ነው።
ከፍተኛ ሙቀት ባለው ሱፐርኮንዳክተሮች ላይ ያለው ከፍተኛ ፍላጎት በተለይ ወደ 300 ኪ.ሜ የሚደርስ ወሳኝ የሙቀት መጠን ያላቸው ቁሳቁሶች እውነተኛ ቴክኒካዊ አብዮት ስለሚፈጥሩ ነው. ለምሳሌ, እጅግ በጣም ጥሩ የኤሌክትሪክ መስመሮችን መጠቀም በሽቦቹ ውስጥ ያለውን የኃይል ኪሳራ ሙሉ በሙሉ ያስወግዳል.
ግልጽ ለመሆን፣ በየጊዜው በተደረደሩ አተሞች (ባለ አንድ-ልኬት ክሪስታል) መስመራዊ ሰንሰለት መልክ ያለውን ክሪስታል እንመልከት። የክሪስታል ዘመን ይሁን።
የእንደዚህ ዓይነቱ ክሪስታል ተገላቢጦሽ ጥልፍልፍ እንዲሁ ከወቅቱ ጋር እኩል የሆነ መስመራዊ (አንድ-ልኬት) ይሆናል። 
.
ፒ 
የመጀመሪያው የ Brillouin ዞን ክፍተቱን ከ ይይዛል 
ከዚህ በፊት 
, ሁለተኛው Brillouin ዞን ከ ያለውን ክፍተት ይይዛል 
ከዚህ በፊት 
እና ከ 
ከዚህ በፊት 
, ሦስተኛው የብሪሎውን ዞን ክፍተቱን ከ ይይዛል 
ከዚህ በፊት 
እና ከ 
ከዚህ በፊት 
.
ከኳንተም ሜካኒካል እይታ አንፃር በውጫዊ ኤሌክትሪክ መስክ ተጽዕኖ ስር እንደዚህ ባለ አንድ-ልኬት ክሪስታል የታሰረ ኤሌክትሮን የትርጉም (የተመራ) እንቅስቃሴን እንመልከት ። 
, በአተሞች ሰንሰለት አብሮ የሚሰራ። በመስክ ተጽእኖ ስር ያለውን የኤሌክትሮን እንቅስቃሴ እንደ ማይክሮፓርት እንቅስቃሴ ሳይሆን እንደ ኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ በአተሞች ሰንሰለት ውስጥ እንደ መስፋፋት በ x ዘንጉ አወንታዊ አቅጣጫ እንመለከታለን። በመስክ ተመሳሳይ የክሪስታል አተሞች ሰንሰለት ላይ ከተተገበረ ባለ ሶስት አቅጣጫዊ ክሪስታል ውስጥ የተፈጠረ።
የታሰረው ክሪስታል ኤሌክትሮን ፣ እንደ የተሰበሰበ ቅንጣቢ ፣ በቂ በሆነ ትልቅ የቦታ ክልል ውስጥ ተወስኗል: ∆x ~ L ፣ ከዚያ ፣ እርግጠኛ ባልሆነ ግንኙነት ∆x∆p ~ ħ ፣ የፍጥነት ዋጋ ላይ እርግጠኛ አለመሆን። የታሰሩ ኤሌክትሮኖች እና ጉልበቱ በጣም ትንሽ ነው, ምክንያቱም ∆x ትልቅ ነው; ስለዚህ ፣ በዚህ ሁኔታ ፣ የታሰሩ ኤሌክትሮኖች ሁኔታ ከሞገድ ቬክተሮች ተመሳሳይ እሴቶች ጋር በቆመ ማዕበል በከፍተኛ ቦታ ሊገለጽ ይችላል ። እነዚያ። በፍጥነት የሚንቀሳቀስ የሞገድ ፓኬት በመጠቀም የታሰረ ኤሌክትሮን ሁኔታን መግለጽ እንችላለን 
. ኤሌክትሮን በኤሌክትሪክ መስክ ተጽእኖ ስር የሚንቀሳቀሰው በዚህ ፍጥነት ነው. በክሪስታል ውስጥ ያለ ነፃ ኤሌክትሮን በኤሌክትሪክ መስክ ተጽእኖ ውስጥ ይንቀሳቀሳል, ይህም እንደ ሞገድ ቬክተር ላይ በመመስረት ጉልበቱ. 
በፓራቦሊክ ህግ መሰረት ለውጦች: 
.
የታሰሩ ኤሌክትሮኖች ኃይል በሞገድ ቬክተር ላይ ያለውን ጥገኝነት ምንነት በአጠቃላይ ሁኔታ እናብራራ። 
. ይህንን ችግር ለመፍታት አቀራረቡን ለማቃለል የአተሞች ሰንሰለት እውነተኛ እምቅ እፎይታ እርስ በእርሳችን ርቀት ላይ በሚገኙ እና በቀጥተኛ መስመሮች በተከፋፈሉ አራት ማዕዘን ቅርፅ ያላቸው የውሃ ጉድጓዶች ስርዓት እንተካ ። 
ተመሳሳይ ውፍረት ያላቸው የካርቦን እምቅ እንቅፋቶች.
ፒ 
የታሰረ ኤሌክትሮን ከኃይል ጋር በውጫዊ የኤሌክትሪክ መስክ ላይ ነው እንበል 
የትርጉም እንቅስቃሴን የሚጀምረው ከግዛቱ ተለይቶ ከሚታወቅበት ሁኔታ ነው, ለምሳሌ 
እና 
. በሥዕሉ ላይ እንደሚታየው የኤሌትሪክ መስኩ በኦክስ ዘንግ በኩል ይመራ። በዚህ ሁኔታ, ተያያዥነት ያላቸው ንጥረ ነገሮች ወደ እምቅ ጉድጓዶች ግድግዳዎች ይንቀሳቀሳሉ. በመንገድ ላይ 
ውጫዊው መስክ ሥራን ያመርታል:, የኤሌክትሮን ኢነርጂ ለመለወጥ ይውላል.
የኤሌክትሮን የትርጉም እንቅስቃሴ ፍጥነት የሚወሰነው በማዕበል ፓኬት ፍጥነት ነው፡-
(2)
ከ (1) ይከተላል
(3)
(3) ወደ (2) በመተካት፡-
(4)
ወይም በቬክተር መልክ፡-
(5)
የሞገድ ቬክተር መቀየር 
ከኃይሉ አቅጣጫ ጋር ይጣጣማል 
. ከ (1) እና (2) ከጊዜ በኋላ የማዕበል ቬክተር ዋጋ እየጨመረ ይሄዳል. እንደ ጥምርታ 
የቬክተር ዋጋ መጨመር 
ከኤሌክትሮን የሞገድ ርዝመት መቀነስ ጋር ይዛመዳል።
በክሪስታል ውስጥ ያለው የኤሌክትሮን ሞገድ የኤሌክትሮን ኢነርጂውን በከፊል በመውሰድ ከሁሉም እምቅ ማገጃዎች ግድግዳዎች በከፊል ተንጸባርቋል. የWulff-Bragg ሁኔታ እስኪሟላ ድረስ፡- 
,
.
የተንጸባረቀው ሞገዶች የተለያዩ ደረጃዎች ይኖራቸዋል. እርስ በእርሳቸው መደራረብ፣ እነዚህን ሞገዶች እርጥበት ያደርጓቸዋል እና ስለዚህ ቀጥተኛ ማዕበሉ ሳይበታተን በመላው ክሪስታል ውስጥ ይሰራጫል። እነዚያ። የWulff–Bragg ግንኙነትን የሚያረካ የታሰረ ኤሌክትሮን ልክ እንደ ነፃ ኤሌክትሮን ይንቀሳቀሳል። ጉልበቱ 
እንደ ሞገድ ቬክተር በፓራቦል ይወሰናል. በእኛ ሁኔታ የኤሌክትሮን ሞገድ እምቅ ማገጃዎች ግድግዳዎች ላይ ቀጥ ያለ ነው. 
. ስለዚህ፣ ለጉዳያችን የWulff–Bragg ግንኙነት የሚከተለው ቅጽ አለው።
(6)
ከ (6) የሚከተለው የማዕበል ቬክተር በብሪሎዊን ዞኖች ድንበር ላይ, n = 1 - በመጀመሪያው የብሪሎይን ዞን ድንበር ላይ, n = 2 - በሁለተኛው የብሪሎይን ዞን ወሰን, ወዘተ.
በጊዜ ሂደት, የማዕበል ቬክተር ዋጋ 
እንዲሁም ከግንኙነት (6) ጋር ይዛመዳል ፣ ከዚያ የተንጸባረቀው የኤሌክትሮን ሞገዶች ደረጃዎች የቅርብ እሴቶች ይኖሯቸዋል እናም በዚህ ምክንያት ፣ የተንፀባረቁ ሞገዶች ቀጥተኛ ማዕበሉን ያዳክማሉ። ሞገድ ቬክተር ዋጋ ጊዜ 
የWulff–Bragg ሁኔታን በትክክል ያሟላል (6)፣ የሚንፀባረቀው የኤሌክትሮን ሞገድ መጠን ከቀጥታ ማዕበል ጥንካሬ ጋር ይገጣጠማል።
በተጨማሪም, እነዚህ ሞገዶች ተመሳሳይ ድግግሞሽ እና ፖላራይዜሽን አላቸው, ማለትም. በክሪስታል ውስጥ ሁለት ተጓዥ ሞገዶች ይፈጠራሉ, በተቃራኒ አቅጣጫዎች ይሰራጫሉ. የእነዚህ ሞገዶች ከፍተኛ አቀማመጥ የተነሳ ቋሚ ሞገድ ይፈጠራል. ታዲያ መቼ 
፣ ክሪስታል ውስጥ ያሉ ኤሌክትሮኖች ሞገዶች የቆሙ ሞገዶች ናቸው።
ከሁለት ተጓዥ ሞገዶች ፣ እንደሚታወቀው ፣ ሁለት ቋሚ ሞገዶች ሊፈጠሩ ይችላሉ ፣ ይህም ለ Schrödinger እኩልነት ለአንድ ክሪስታል ለታሰሩ ኤሌክትሮኖች መፍትሄ ይሆናል ። 
:
የ "+" ምልክት ማለት ተግባሩ ማለት ነው 
- እንኳን አንጻራዊ፣ “-” ማለት ተግባሩ ማለት ነው። 
- ያልተለመደ አንጻራዊ.
ስለዚህ, በነጥቡ ላይ 
ለ Schrödinger እኩልታ ሁለት መፍትሄዎች አሉ, እሱም ከሁለት የተለያዩ የኃይል ዋጋዎች ጋር ይዛመዳል 
፣ ማለትም እ.ኤ.አ. ነጥብ ላይ 
በ Brillouin ዞኖች ድንበር ላይ የኃይል ዝላይ አለ. የዝላይን መጠን እናሳይ፡- 
.
የኃይል ዝላይው በዚህ ሁኔታ በተለያዩ የቦታ ክልሎች ውስጥ ከአዎንታዊ ionዎች ጋር በተዛመደ የንጥረ ነገሮች ስብስብ በመኖሩ ተብራርቷል. ተግባር 
ከአዎንታዊ አየኖች ማዕከሎች ጋር በሚዛመዱ ክሪስታል ነጥቦች ላይ የኤሌክትሮን ቻርጅ አንቲኖዶችን ይሰጣል ፣ በዚህም እምቅ ጉልበታቸውን ይቀንሳል። ተግባር 
በአጎራባች አቶሞች መካከል ባሉ ክሪስታል ነጥቦች ላይ የኤሌክትሮን ቻርጅ አንቲኖዶችን ይሰጣል።
በእርግጥም የኤሌክትሮን ክፍያ ጥግግት በአንድ ነጥብ 
ወይም 
.
- ክፍያ ጥግግት.
(9)
(10)
የ ion ማዕከሎች አቀማመጥ; 
,
በአጎራባች አቶሞች መካከል መሃል ላይ የነጥቦች አቀማመጥ; 
,
ኤል 
ያንን ለማሳየት ቀላል ነው 
እና 
በነጥቦቹ ላይ ከፍተኛ ዋጋ ይኑርዎት 
እና 
በቅደም ተከተል. 
,
ይህ ማለት የታሰረ ኤሌክትሮን ግዛቶች ከ 0 እስከ በሞገድ ቬክተሮች ተለይተው ይታወቃሉ 
(የመጀመሪያው የ Brillouin ዞን ወለል) ከሚፈቀደው የኃይል መጠን ጋር ይዛመዳል 
, በውስጡ ያለው አነስተኛ የኃይል ዋጋ 
, እና ከፍተኛው የኃይል ዋጋ ይገለጻል 
. ከ ክልል ውስጥ ኤሌክትሮ ግዛቶች 
ከዚህ በፊት 
(የሁለተኛው የብሪሎውን ዞን ወለል) ከሚፈቀደው የኢነርጂ ክፍተት ጋር ይዛመዳል 
, እና ከፍተኛው እሴት 
. ነጥብ ላይ 
እኩል የሆነ የኃይል ዝላይ አለ። 
. በጊዜ መካከል ያለው ኃይል 
ኤሌክትሮን ሊኖረው አይችልም, ይህ የተከለከለ የኃይል ዞን ነው. ከ ክልል ውስጥ ኤሌክትሮ ግዛቶች 
ከዚህ በፊት 
(የሶስተኛው ብሪሎውን ዞን ወለል) ከሚፈቀደው የኃይል ክፍተት ጋር ይዛመዳል 
, በውስጡ ያለው አነስተኛ ዋጋ 
, እና ከፍተኛው እሴት 
ወዘተ.
ጋር 
የተፈቀዱ ሃይሎች አጠቃላይ; 
,
,
ወዘተ. የክሪስታል (ወይም የተፈቀዱ የኃይል ዞኖች) የተፈቀዱ ሃይሎች ዞኖችን ይመሰርታሉ። የኃይል ክፍተቶች-የክሪስታል የተከለከሉ ኃይሎች ዞኖችን ይመሰርታሉ (ሥዕሉን ይመልከቱ)። ይህ አኃዝ የኤሌክትሮን ኢነርጂ በጥራት ጥገኝነት በአንድ-ልኬት ክሪስታል ወቅታዊ መስክ ላይ ያሳያል።
ቅርብ ነጥብ G 
. በግልጽ ለማየት እንደሚቻለው የመጀመሪያው የኢነርጂ ዞን በጠንካራ የታሰሩ ኤሌክትሮኖች ማለትም በኤሌክትሮኖች ተይዟል. በቀጥታ በአተሞች ኒውክሊየስ አቅራቢያ የሚገኙት። ሁለተኛው ዞን ከኒውክሊየስ ርቀው በሚገኙ ኤሌክትሮኖች ወዘተ. ከፍተኛው የተሞላው ባንድ የቫሌንስ ኤሌክትሮኖችን ይይዛል። የቫሌንስ ኤሌክትሮኖች የአጎራባች ክሪስታል አተሞች ተጽእኖ "ይሰማቸዋል", ስለዚህ ዞናቸው ሰፊ ይሆናል.
በአንድ ክሪስታል ውስጥ ያሉት የኤሌክትሮን ዛጎሎች እርስ በርሳቸው በጥብቅ ይገናኛሉ ፣ በዚህ ምክንያት ስለ ግለሰባዊ አቶሞች የኃይል ደረጃዎች ማውራት አይቻልም ፣ ግን ስለ ሁሉም የኤሌክትሮኖች ዛጎሎች አጠቃላይ ደረጃዎች ብቻ ማውራት አይቻልም። ሰውነት በአጠቃላይ. ለተለያዩ የጠጣር ዓይነቶች የኤሌክትሮኒክስ ኢነርጂ ስፔክትረም ተፈጥሮ የተለየ ነው. እነዚህን ገለጻዎች ለማጥናት እንደ የመጀመሪያ ደረጃ ፣ ሆኖም ፣ እንደ ክሪስታል ጥልፍልፍ ሞዴል ሆኖ የሚያገለግለው በውጫዊ የቦታ ወቅታዊ የኤሌክትሪክ መስክ ውስጥ የአንድን ግለሰብ ኤሌክትሮን ባህሪን በተመለከተ የበለጠ መደበኛ ችግርን ከግምት ውስጥ ማስገባት አስፈላጊ ነው። ይህ የ §§ 55-60 ርዕሰ ጉዳይ ነው።
የሜዳው ወቅታዊነት ማለት ወደ ማንኛውም የቅርጽ ቬክተር በትይዩ ሲተላለፍ አይለወጥም - የጭራሹ ዋና ጊዜዎች; - ሙሉ ቁጥሮች;
ስለዚህ፣ በዚህ መስክ ውስጥ የኤሌክትሮን እንቅስቃሴን የሚገልጸው የ Schrödinger እኩልታ በማንኛውም ለውጥ ውስጥ የማይለዋወጥ ነው ሀ. የአንዳንድ የማይንቀሳቀስ ሁኔታ ሞገድ ተግባር ካለ ፣የኤሌክትሮን ተመሳሳይ ሁኔታን የሚገልጽ የ Schrödinger እኩልታ መፍትሄም አለ። ይህ ማለት ሁለቱም ተግባራት እስከ ቋሚ ሁኔታ ድረስ መገጣጠም አለባቸው. በግልጽ ለማየት እንደሚቻለው በሞጁል ወደ አንድ እኩል መሆን አለበት; ያለበለዚያ ፣ በ (ወይም በ) መፈናቀሉን ያለገደብ መደጋገም ፣ የማዕበል ተግባሩ ማለቂያ የለውም። ከዚህ ንብረት ጋር ያለው ተግባር አጠቃላይ ቅርፅ እንደሚከተለው ነው-
የት k የዘፈቀደ (እውነተኛ) ቋሚ ቬክተር ነው, እና ወቅታዊ ተግባር ነው
ይህ ውጤት በመጀመሪያ የተገኘው በ F. Bloch (1929); የቅጹ ሞገድ ተግባራት (55.2) Bloch ተግባራት ይባላሉ, እና በዚህ ረገድ, ኤሌክትሮን በየጊዜው መስክ ውስጥ ብዙውን ጊዜ እንደ Bloch ኤሌክትሮን ይባላል.
ለተወሰነ የ k እሴት ፣ የ Schrödinger እኩልታ ፣ በአጠቃላይ ፣ ማለቂያ ከሌላቸው የተለያዩ የኤሌክትሮን ኢነርጂ እሴቶች ጋር የሚዛመዱ ማለቂያ የለሽ ተከታታይ የተለያዩ መፍትሄዎች አሉት። መረጃ ጠቋሚው በቁጥሮች ውስጥ እነዚህን መፍትሄዎች. ተመሳሳዩ ኢንዴክስ (የኃይል ባንድ ቁጥር) ለተለያዩ የሥራው ቅርንጫፎች መሰጠት አለበት - በጊዜያዊ መስክ ውስጥ የኤሌክትሮኒክስ ስርጭት ህግ. በእያንዲንደ ቀጠና ውስጥ, ኃይሉ በተወሰነ የጊዜ ክፍተት ውስጥ ይገኛሌ.
ለተለያዩ ዞኖች, እነዚህ ክፍተቶች በ "የኃይል ክፍተቶች" ወይም በከፊል መደራረብ ይለያያሉ; በኋለኛው ሁኔታ ፣ በተደራራቢ ክልል ውስጥ ፣ እያንዳንዱ የኃይል እሴት ከተለያዩ (በእያንዳንዱ ዞን) k እሴቶች ጋር ይዛመዳል። በመደበኛነት የባንዶች መደራረብ ማለት መበላሸት ማለት ነው ፣ የተለያዩ ግዛቶች ተመሳሳይ ኃይል አላቸው ፣ ግን እነዚህ ግዛቶች ከተለያዩ የ k እሴቶች ጋር ስለሚዛመዱ ይህ ወደ ስፔክትረም ምንም አይነት ባህሪ አይመራም። የዞኖች መጋጠሚያ ፣ እሴቶቹ በተመሳሳይ ነጥቦች ላይ ሲገጣጠሙ k (የ isoenergetic ንጣፎች እርስ በእርስ ሲገናኙ) ከአጠቃላይ መደራረብ ሁኔታ መለየት አለበት። በተለምዶ, መበስበስ እንደዚህ ያለ ጉዳይ ብቻ እንደሆነ ተረድቷል; መስቀለኛ መንገድ ወደ ስፔክትረም ውስጥ የተወሰኑ ባህሪያት እንዲታዩ ያደርጋል.
የተለያዩ s ወይም k ያላቸው ሁሉም ተግባራት፣በእርግጥ እርስ በርስ የሚደጋገፉ ናቸው። በተለይም ከተለያዩ s እና ተመሳሳይ k ጋር ከኦርቲጎኒቲ (orthogonality) ጀምሮ, የተግባር ዘይቤ (orthogonality) ይከተላል.በዚህ ሁኔታ, ወቅታዊነታቸውን ግምት ውስጥ በማስገባት አንድ የአንደኛ ደረጃ የሴል ሴል ጥራዝ ቪ ላይ ማዋሃድ በቂ ነው; ከተገቢው መደበኛነት ጋር
የቬክተር k ትርጉሙ በትርጉሞች ጊዜ የማዕበል ተግባርን ባህሪ የሚወስን ነው፡ ትራንስፎርሜሽኑ በ ያባዛዋል።
ወዲያውኑ የ k ዋጋ በራሱ ፍቺው አሻሚ ነው፡- ከየትኛውም የተገላቢጦሽ ጥልፍልፍ ቬክተር ለ የሚለያዩት እሴቶች ወደ ሞገድ ተግባር (ፋክተር) ተመሳሳይ ባህሪ ይመራሉ ማለት ነው። k በአካል ተመጣጣኝ ናቸው; እነሱ ከኤሌክትሮኑ ተመሳሳይ ሁኔታ ጋር ይዛመዳሉ, ማለትም, ተመሳሳይ የሞገድ ተግባር.
ኢንዴክስ ኪን በተመለከተ ተግባራቱ በየጊዜው (በተገላቢጦሽ ጥልፍልፍ) ነው ማለት እንችላለን፡
ኢነርጂ በየጊዜው ነው፡-
ተግባራት (55.2) ከነፃ ኤሌክትሮን ማዕበል ተግባራት ጋር የተወሰነ ተመሳሳይነት ያሳያሉ - የአውሮፕላን ሞገዶች ፣ የተጠበቀው ሞመንተም በቋሚ ቬክተር የሚጫወተው እኛ እንደገና (እንደ ፎኖን - ቪ § 71 ይመልከቱ) ወደ በጊዜያዊ መስክ ውስጥ የኤሌክትሮን የኳሲ ሞመንተም ጽንሰ-ሀሳብ። በዚህ ጉዳይ ላይ የፍጥነት ጥበቃ ህግ በውጫዊ መስክ ላይ ስለማይገኝ በዚህ ሁኔታ ውስጥ ምንም ዓይነት እውነተኛ የተረጋገጠ ፍጥነት እንደሌለ አፅንዖት እንሰጣለን. ነገር ግን በየጊዜው በሚፈጠር መስክ ኤሌክትሮን በተወሰነ ቋሚ ቬክተር ተለይቶ የሚታወቅ መሆኑ የሚያስደንቅ ነው።
በተሰጠ ኳሲሞመንተም በማይንቀሳቀስ ግዛት ውስጥ ፣ እውነተኛው ግፊት ፣ ከተለያዩ እድሎች ጋር ፣ የቅጹ () ማለቂያ የሌለው ቁጥር ሊኖረው ይችላል። ይህ የሚከተለው በህዋ ውስጥ የአንድ ተግባር ጊዜያዊ ተግባር ወደ ፎሪየር ተከታታይ መስፋፋት የቅጹን ቃላቶች የያዘ በመሆኑ ነው።
እና ስለዚህ የሞገድ ተግባር (55.2) ወደ አውሮፕላን ሞገዶች መስፋፋት
የማስፋፊያ ቅንጅቶች በድምሩ ላይ ብቻ የሚመረኮዙ መሆናቸው በተገላቢጦሽ ጥልፍልፍ (55.6) ውስጥ የወቅቱን ንብረት ይገልፃል። ይህ እውነታ እንደ ንብረት (55.6) በማዕበል ተግባር ላይ የተጫነ ተጨማሪ ሁኔታ እንዳልሆነ አፅንዖት እንሰጣለን, ነገር ግን የሜዳው ወቅታዊነት አውቶማቲክ ውጤት ነው.
ሁሉም አካላዊ የተለያዩ የቬክተር k እሴቶች በተገላቢጦሽ ጥልፍልፍ አንድ አንደኛ ደረጃ ሕዋስ ውስጥ ይገኛሉ። የዚህ ሕዋስ "ጥራዝ" የክሪስታል ላቲስ አንደኛ ደረጃ ሴል መጠን ካለበት ጋር እኩል ነው. በሌላ በኩል, የቦታ መጠን ከእሱ ጋር የሚዛመዱትን ግዛቶች ብዛት (በአንድ የሰውነት ክፍል) ይወስናል. ስለዚህ በእያንዳንዱ የኢነርጂ ባንድ ውስጥ የሚገኙት የእንደዚህ ዓይነቶቹ ግዛቶች ቁጥር እኩል ነው, ማለትም, በእያንዳንዱ የክሪስታል መጠን ውስጥ የአንደኛ ደረጃ ሴሎች ቁጥር.
በቦታ ውስጥ ካለው ወቅታዊነት በተጨማሪ ተግባራቶቹ እንዲሁ ከማዞሪያው እና ከማንፀባረቅ አንፃር ሲሜትሜትሪ አላቸው ፣ ይህም ከላቲስ የአቅጣጫ ሲምሜትሪ (ክሪስታልላይን ክፍል) ጋር ይዛመዳል።
በተጨማሪም ፣ በተሰጠው ክሪስታል ክፍል ውስጥ የሳይሜትሪ ማእከል መኖር እና አለመኖር ምንም ይሁን ምን ፣ ሁል ጊዜ
ይህ ንብረት የጊዜ መገለባበጥን በተመለከተ የሲሜትሜትሪ ውጤት ነው። በእርግጥ በዚህ ሲምሜትሪ ምክንያት የኤሌክትሮን ቋሚ ሁኔታ ሞገድ ተግባር ከሆነ ፣ ውስብስብ conjugate ተግባር ተመሳሳይ ኃይል ያለው አንዳንድ ሁኔታን ይገልጻል። ነገር ግን በትርጉም ጊዜ ተባዝቷል፣ ማለትም፣ በኳሲ-impulse ምላሽ ይሰጣል
እስቲ ሁለት ኤሌክትሮኖችን በየጊዜው እንመልከታቸው። ሞገድ ተግባር ያለው እንደ አንድ ሥርዓት ስንቆጥራቸው፣ በትይዩ ዝውውር ወቅት፣ ይህ ተግባር ኪ የስርዓቱ ኳሲ-ሞመንተም ተብሎ ሊጠራ በሚችልበት ቅጽ ቁጥር መባዛት እንዳለበት እናስተውላለን። በሌላ በኩል በኤሌክትሮኖች መካከል ባለው ሰፊ ርቀት ወደ ግለሰባዊ ኤሌክትሮኖች የሞገድ ተግባራት ውጤት ይቀነሳል እና በትርጉም ጊዜ ተባዝቷል ። የዚህ ፋክተር ቀረጻ ሁለቱም ዓይነቶች እንዲገጣጠሙ ከሚያስፈልጉት መስፈርቶች እናገኘዋለን ።
(55,10)
በተለይም ሁለት ኤሌክትሮኖች በጊዜያዊ መስክ ውስጥ የሚንቀሳቀሱ ሲጋጩ የኳሲሞሜንታ ድምር እስከ ተገላቢጦሽ ጥልፍልፍ ቬክተር ድረስ ተጠብቆ ይቆያል።
የኤሌክትሮን አማካኝ ፍጥነት ሲወሰን በሞመንተም እና በእውነተኛ ሞመንተም መካከል ያለው ተጨማሪ ተመሳሳይነት ይብራራል።
የእሱ ስሌት በ -ውክልና ውስጥ የፍጥነት ኦፕሬተርን እውቀት ይጠይቃል. በዚህ ውክልና ውስጥ ያሉት ኦፕሬተሮች የዘፈቀደ የሞገድ ተግባርን ከኢጂን ተግባራት አንፃር በማስፋፋት ቅንጅቶች ላይ ይሰራሉ።
(55,12)
መጀመሪያ ኦፕሬተሩን እንፈልግ። በተመሳሳይ መልኩ አለን።
በመጀመሪያው ቃል ውህደትን በክብር እንፈጽማለን ፣ በሁለተኛው ውስጥ ደግሞ ወቅታዊ (እንደ) ተግባርን ወደ እርስ በእርስ ወደ እርስ በእርስ ወደተመሳሳዩ የኦርቶዶክስ ተግባራት ስርዓት እናሰፋዋለን።
(55,13)
ቋሚ ቅንጅቶች የት አሉ. ከዚያም እናገኛለን
በሌላ በኩል, በኦፕሬተሩ ፍቺ, መኖር አለበት
ከተፈጠረው አገላለጽ ጋር በማነፃፀር እናገኛለን
(55,14)
የ (ሄርሚቲያን) ኦፕሬተር በማትሪክስ በሚሰጥበት ቦታ ይህ ማትሪክስ ከ index k አንፃር ሰያፍ መሆኑ አስፈላጊ ነው ፣ ስለሆነም ኦፕሬተሩ ከኦፕሬተሩ ጋር ይገናኛል ።
የፍጥነት ኦፕሬተር የሚገኘው በአጠቃላይ ደንቦች መሰረት ኦፕሬተሩን ከኤሌክትሮን ሃሚልቶኒያን ጋር በማጓጓዝ ነው. በ -ውክልና፣ ሃሚልቶኒያን በ k እና በዞን ቁጥሮች s ውስጥ ዲያግናል ያለው ማትሪክስ ነው። በተለዋዋጭ k ላይ ብቻ የሚሠራው ኦፕሬተር በቁጥር s ውስጥ ሰያፍ ነው። ስለዚህ, በመግለጫው ውስጥ
(55,16)
ሙሉ በሙሉ ከተለመደው ክላሲካል ሬሾ ጋር ይመሳሰላል።
እስካሁን ድረስ በኤሌክትሮኖች ውስጥ ስፒን መኖሩን ሳናስብ ውይይታችንን አቅርበናል. አንጻራዊ ተፅእኖዎችን (የእሽክርክሪት ምህዋር መስተጋብርን) ችላ ማለት ስፒን ከግምት ውስጥ በማስገባት የእያንዳንዱን የኃይል ደረጃ ድርብ መበስበስን ከተወሰነ የ quasimomentum k እሴት ጋር ይመራል - በቦታ ውስጥ በማንኛውም ቋሚ አቅጣጫ ላይ ባለው የማሽከርከር ትንበያ ሁለት እሴቶች መሠረት። የአከርካሪ-ምህዋር መስተጋብርን ከግምት ውስጥ በማስገባት ክሪስታል ላቲስ የተገላቢጦሽ ማእከል እንዳለው ወይም እንደሌለው ሁኔታው የተለየ ነው።
ለኤሌክትሮን በየጊዜው መስክ ውስጥ ያለው ስፒን-ኦርቢት መስተጋብር በኦፕሬተሩ ተገልጿል
(55,17)
የፓውሊ ማትሪክስ የት አለ ( IV § 33 ይመልከቱ)። ይህ ኦፕሬተር የሚሠራበት የሞገድ ተግባራት የመጀመርያው ደረጃ ስፒኖች ናቸው፣ ሀ የአከርካሪው ኢንዴክስ ነው። እንደ ክሬመርስ ቲዎረም (በ III § 60 ይመልከቱ)፣ እሱም ለማንኛውም (በየጊዜው ጨምሮ) የኤሌክትሪክ መስክ፣ ውስብስብ conjugate ስፒነሮች፣ እንደገና ማለት የእያንዳንዱ ደረጃ ድርብ መበላሸት ማለት ነው።
በጊዜ መገለባበጥ ሲምሜትሪ ከተዛመደው መበስበስ ጋር፣ በየወቅቱ መስክ ውስጥ ላለ ኤሌክትሮን እንዲሁ በላቲስ የቦታ ሲሜትሪ የተነሳ መበላሸት ሊኖር ይችላል። እነዚህ ጉዳዮች ከዚህ በታች በ§ 68 ውስጥ ተብራርተዋል.
