Теплопроводность - кристаллическая решетка
Cтраница 4
 |
Схема заполнения энергетических зон в изоляторе и полупроводнике. [46] |
Поскольку в твердом теле атомы связаны друг с другом силами сцепления, то колебания одного атома передаются другому, и вдоль всего кристалла распространяются в самых разнообразных направлениях упругие волны. Если вдоль кристалла существует перепад температур, то эти волны переносят тепло от горячего конца к холодному; таков механизм теплопроводности кристаллической решетки твердого тела ( см. гл. [47]
Статья ( совместная с Л. С. Стильбансом) опубликована в Rep. В ней рассматриваются физические проблемы возникшие и решенные в связи с разработкой материалов для термоэлементов: пути повышения отношения подвижности носителей к теплопроводности кристаллической решетки, влияние на термоэлектрическую эффективность собственной проводимости, вырождения, различные механизмы теплопроводности. Подробно рассматриваются наиболее эффективные материалы для термоэлементов. [48]
Аддитивность величин xpk и, пока что отнюдь не очевидна; она не учитывает рассеяния тепловых волн ( фононов) электронами. Справедливость соотношения Видемана-Франца как для легких, так и для тяжелых металлов указывает на большую величину такого рассеяния. Как будет показано ниже, можно предположить, что теплопроводность решетки легких металлов в отсутствие свободных электронов должна достигать величины того же порядка, что и вся теплопроводность х х Л е ( около 0.2 - - 0.3 кал - см 1 -град. Это противоречие в какой-то степени напоминает парадокс классической теории металлов относительно теплоемкости электронов: в нашем случае недостаточным оказывается вклад теплопроводности кристаллической решетки, тогда как при рассмотрении теплоемкости металлов оказывается, что исчезает электронная теплоемкость. [49]
 |
Зависимость гальваномагнитной эффективности сплава Bi9. Sb3 от температуры при напряженности магнитного поля 1 Т. [50] |
Для получения максимального эффекта Эттингсгаузена необходимо иметь материал, представляющий собой систему с двумя типами носителей и с равными концентрациями дырок и электронов. Иными словами, материал должен быть беспримесным или чтобы валентная зона и зона проводимости в нем слегка перекрывались. Подвижности носителей обоих типов при этом должны быть одинаковыми. Чем выше подвижность, тем больше будет добротность материала и тем слабее будет необходимое для работы холодильника магнитное поле. Материал также должен обладать низкой теплопроводностью кристаллической решетки. [51]
 |
Зависимость гальваномагнитной эффективности сплава Bi97Sb3 от температуры при напряженности магнитного поля 1 Т. [52] |
Для получения максимального эффекта Эттингсгаузена необходимо иметь материал, представляющий собой систему с двумя типами носителей и с равными концентрациями дырок и электронов. Иными словами, материал должен быть беспримесным или Чтобы валентная зона и зона проводимости в нем слегка перекрывались. Подвижности носителей обоих типов при этом должны быть одинаковыми. Чем выше подвижность, тем больше будет добротность материала и тем слабее будет необходимое для работы холодильника магнитное поле. Материал также должен обладать низкой теплопроводностью кристаллической решетки. [53]
Таким образом, ftKs можно трактовать как импульс, приобретаемый решеткой вследствие соударения с электроном, так как соответствующий прирост энергии составляет ftvs. Весь процесс во многом напоминает возникновение фотона с энергией / zv и импульсом h / K. Кванты колебаний решетки, которые можно рассматривать как возникшие в результате взаимодействия электронов с атомами кристалла, называются фононами, а процессы, аналогичные рассмотренным выше - однофононными процессами. Кроме однофононных процессов рассеяния возможно также рассеяние с образованием или поглощением более чем одного фонона, так называемый многофононный механизм рассеяния. Многофононные процессы взаимного рассеяния фононов без участия электронов играют важную роль в механизмах теплопроводности решетки. Эти процессы обусловлены известным ангармонизмом колебаний решетки в реальных кристаллах. Представление о невзаимодействующих между собой гармонических колебаниях - фононах - является лишь первым приближением, достаточным для рассмотрения процессов рассеяния электронов, но вместе с тем абсолютно недостаточным для изучения явления теплопроводности кристаллической решетки или процесса установления равновесия среди фононов. [54]
Страницы: 1 2 3 4