Elektrinis laidumas

Įvadas. Metalų krūvininkų prigimtis. Metalų elektrinio laidumo priklausomybė nuo temperatūros ir jos aiškinimas. Superlaidumas. Energijos juostų modelis. Savasis puslaidininkių elektrinis laidumas ir jo priklausomybė nuo temperatūros. Priemaišinis puslaidininkių laidumas ir jo priklausomybė nuo temperatūros.

Dar gerokai prieš elektronų atradimą buvo eksperimentiškai įrodyta, kad tekant elektros srovei metaluose jų medžiaga nepernešama. Buvo padarytas toks bandymas: per dviejų skirtingų metalų (aukso ir sidabro) sąlytį ilgą laiką (apie metus) buvo leidžiama stipri nuolatinė elektros srovė (pav. 66). Per tą laiką pratekėjo didžiulis krūvis, tačiau vieno metalo prasiskverbimo į kitą ties sandūromis nebuvo pastebėta. Atskirų metalo gabalų masės taip pat nepakito. Tas įrodo, kad metalų jonai tekant srovei elektrinio lauko veikiami nejudėjo.
Metalų elektrinio laidumo priklausomybė nuo temperatūros ir jos aiškinimas
Bandymai rodo, kad metalų varža temperatūrai didėjant neženkliai didėja. Nelabai dideliame temperatūrų intervale jų varža ir savitoji varža tiesiškai priklauso nuo temperatūros.

Superlaidumas
1911 m. Kamerlingas Onas pastebėjo, kad 4,15 K temperatūroje gyvsidabris (Hg) staiga visiškai netenka varžos. Vėliau buvo pastebėta, kad ir daugelis kitų metalų bei lydinių labai žemoje temperatūroje netenka varžos. Šis reiškinys buvo pavadintas superlaidumu, o medžiagos – superlaidininkais. Superlaidžiame žiede kartą sužadinta (pavyzdžiui, elektromagnetinės indukcijos būdu) srovė nemažėdama gali tekėti metus laiko ir ilgiau. Temperatūra, iki kurios atšaldytas laidininkas tampa superlaidus, vadinama krizine temperatūra. Superlaidininkų krizinė temperatūra yra gana žemos (neviršija 10 K). Šiek tiek aukštesnės gali būti lydinių krizinės temperatūros.

Energijos juostų modelis
Kvantinė teorija teigia, kad elektronai atome esti išsidėstę tam tikrose orbitose (lygmenyse). Elektrono energija atome priklauso nuo to, kuriame lygmenyje jis yra. Kiekvienas elektronas turi savo pagrindinį lygmenį, kuriame jis gali būti neribotą laiką, ir daugybę sužadintų lygmenų, į kuriuos jis gali patekti tik gavęs iš šalies papildomos energijos. Juose elektronas gali būti tik ribotą laiką. Jei atomas turi daug elektronų, tai kiekvienas elektronas turi savo pagrindinius ir sužadintus lygmenis. ...