61474

zająć elektrony. Inaczej sprawa wygląda gdy pasmo jest tylko częściowo zapełnione. Wtedy pole zewnętrzne może przyspieszyć elektrony i przenieść je na inne, jeszcze nie obsadzone pasma. Tym samym wywołany zostanie nich ładunków elektrycznych, czyli przepływ prądu elektrycznego. Substancje, które posiadają częściowo zapełnione pasma energetyczne nazywamy przewodnikami, a nie posiadające takich pasm - dielektrykami.

W temperaturze zera bezwzględnego półprzewodniki są idealnymi izolatorami. Natomiast w temperaturach wyższych wskutek mchu cieplnego przeniesiona zostaje z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa. Jednocześnie w paśmie walencyjnym powstają dziury, zachowujące się jak swobodne ładunki dodatnie. Liczba uwolnionych w ten sposób elektronów zależy wykładniczo od szerokości E_R przerwy energetycznej między pasmem przewodnictwa. Jeżeli jest ona duża to koncentracja elektronów w paśmie przewodnictwa jest bardzo mała. Jeżeli nie to koncentracja elektronów swobodnych osiąga dość znaczną wartość już w temperaturze pokojowej. Gała takie nazywamy półprzewodnikami.

Elektrony w paśmie przewodnictwa przemieszczają się swobodnie w całej objętości kryształu. W czasie tego przemieszczania rozpraszają się one na mechanicznych defektach sieci. Średni czas pomiędzy kolejnymi zderzeniami nazywamy czasem relaksacji T. Pole elektryczne E wywołane przyłożeniem napięcia U do końców przewodnika o długości 1 i przekroju S działa na wszystkie elektrony w paśmie przewodnictwa. W wyniku rozproszenia energia kinetyczna mchu uporządkowanego zmienia się w ciepło a pęd maleje do zera. Ubytek pędu w czasie T wywołany pojedynczym zderzeniem wszystkich N elektronów przewodnictwa jest rekompensowany popędem NFT sił pola a zatem;

Natężenie I prądu wynosi zatem: gdzie:

n - gęstość swobodnych nośników ładunku m - masa elektronu e - ładunek elektronu

V - średnia prędkość mchu uporządkowanego Równanie to opisuje prawo Ohma:

Wielkość tą przedstawia opór właściwy, czyli opór materiału o jednostkowej długości i przekroju:

Zależy on od koncentracji i swobodnych nośników prądu. Równanie gęstości można zapisać w postaci: a - współczynnik temperaturowy oporu

2