Влияние примесей и дефектов на удельное сопротивление

Причинами уменьшения проводимости металлов являются не только тепловые колебания, но и дефекты структуры кристаллов. Наибольшее рассеяние электронов происходит на примесях, которые всегда присутствуют в проводнике в виде загрязнения или легирующих элементов.

Кроме того, удельное сопротивление повышают собственные дефекты структуры – вакансии, атомы внедрения, дислокации. При деформации металл происходит искажение кристаллической решетки, что также приводит к увеличению сопротивления.

В качестве термостабильных проводниковых материалов используются сплавы, в которых удельное сопротивление определяется в основном неоднородностью структуры и в меньшей – тепловыми колебаниями.

Увеличение сопротивление также проявляется при получении металлических пленок, используемых в микроэлектроники в качестве межэлементных соединений, контактных площадок, обкладок конденсаторов и д.р. Причинами этого являются изменение структуры при осаждении пленок и размерный эффект (возрастание роли поверхностных процессов над объемными).

Контактные явления

А

Б

+

+

–

–

При соприкосновении двух разных разнородных металлов между ними

возникает разность потенциалов. Это объясняется разными уровнями

энергии электронов, т.е. различной работой выхода. Поэтому при

контактировании металлов происходит переход электронов из области

с большим значением энергии в область, где эта энергия меньше. В результате металл А заряжается положительно, а металл Б – отрицательно. Возникающая контактная разность потенциалов составляет от десятых долей до нескольких вольт.

Обычно электрический потенциал контакта не влияет на прохождение электрического тока.

Контактные явления используются для создания термопар.

Классификация проводниковых материалов:

1. По агрегатному состоянию

Твердые проводники – в основном металлы и металлические сплавы.

Жидкие проводники – электролиты и расплавленные металлы. При нормальной температуре в качестве жидкого проводника может быть применена ртуть (-39 ºС) и галлий (29,8 ºС).

Газы и пары при низких напряженностях электрического поля не являются проводниками, однако если напряженность поля выше некоторой критической, газ становится проводниковым, обладающим электронной и ионной электропроводностью. Сильно ионизированный газ представляет собой особую проводящую среду, называемую плазмой.

1. По величине проводимости

• материалы высокой проводимости;
• материалы высокого электрического сопротивления;
• сверхпроводящие материалы.

1. По химическому составу

• чистые металлы;
• сплавы (высокого сопротивления, для термопар, припои);
• неметаллические материалы;
• контактные материалы.