2014-02-12
532
К физическим свойствам конденсированных тел относятся механические, тепловые, электрические, магнитные и оптические свойства. Их изучают, наблюдая, как ведет себя образец при изменении температуры, давления или объема, в условиях механических напряжений, электрических и магнитных полей, температурных градиентов, а также под воздействием различных излучений – света, рентгеновских лучей, пучков электронов, нейтронов и т.п. Значительная часть лабораторного оборудования, необходимая для изучения этих свойств, сама состоит из твердотельных устройств. Исследователя, работающего в области физики твердого тела, интересуют такие материалы, как металлы и сплавы, полупроводники, диэлектрики и магнитные материалы. Основная часть курса посвящена физике твердых тел.
Классификация твердых тел по электропроводности
В основу классификации твердых тел могут быть положены различные признаки. По удельной электропроводности все твердые тела можно разделить на три большие группы: металлы, диэлектрики и полупроводники. Металлы являются прекрасными проводниками электрического тока. Их удельная электропроводность при комнатной температуре колеблется от 104 до 106 Ом-1см-1. Диэлектрики, наоборот, практически не проводят ток — их используют как изоляторы. Удельная электропроводность этой группы веществ меньше, чем 10-10 Ом-1см-1. Твердые тела, имеющие промежуточные значения а, т. е. 104— 10-10 Ом-1см-1, относятся к классу полупроводников.
|
|
|
Видно, что удельная электропроводность различных веществ колеблется в очень широких пределах. Более того, одно и то же твердое тело в зависимости от содержания примесей или дефектов в нем может иметь различную проводимость. Так, например, удельная электропроводность кристаллического кремния изменяется от 103до 10-5 Ом-1см-1, а полупроводника CdS заключена в интервале 103— 10-12 Ом--1см--1. Последний пример, в частности, показывает, что при переходе от одной группы веществ к другой значения электропроводности могут перекрываться. Поэтому классификация твердых тел по электропроводности не является совершенно однозначной. Различие между металлами, с одной стороны, и диэлектриками и полупроводниками—с другой, проявляется достаточно четко в ходе температурных зависимостей удельной электропроводности. Для полупроводников и диэлектриков проводимость возрастает с температурой по экспоненциальному закону, а в металлах удельная электропроводность уменьшается с ростом температуры по степенному закону
Возможна также классификация твердых тел по их магнитным, оптическим и тепловым свойствам
Классификация твердых тел по типу химических связей.
|
|
|
Твердое тело состоит из атомов. Само его существование указывает на наличие интенсивных сил притяжения, связывающих атомы воедино, и сил отталкивания, без которых между атомами не было бы промежутков. В результате таких взаимодействий атомы твердого тела частично теряют свои индивидуальные свойства, и именно этим объясняются новые, коллективные свойства системы атомов, которая называется твердым телом. По типу электронно-ионного взаимодействия различают 1) молекулярные кристаллы с взаимодействием Ван-дер-Ваалса, 2) ионные, 3) металлические, 4) ковалентные и 5) кристаллы с водородной связью.
Энергия связи – разность энергий кристалла и свободных атомов.
