В отсутствие электрического поля электронный газ в проводнике находится в равновесном состоянии и описывается равновесными функциями распределения. Для вырожденного газа ею является функция Ферми — Дирака (рис. 7.1, а), для невырожденного газа - функция Максвелла - Больцмана (рис. 7.1,б).
Рисунок 7.1
Из рис. 7.1 видно, что графики этих функций симметричны относительно оси ординат (сплошные линии). Это указывает на то, что количество электронов в проводнике, движущихся в противоположных направлениях, всегда одинаково, а их средняя скорость в любом направлении равна нулю. Этим объясняется тот факт, что в проводнике, содержащем сколь угодно большое количество свободных электронов, электрический ток не возникает.
Установление равновесия электронного газа происходит в результате взаимодействия электронов с дефектами решетки, которое сопровождается обменом энергии и импульса. Такими дефектами являются, прежде всего, тепловые колебания решетки (фононы) и примесные атомы. Взаимодействие приводит к рассеянию электронов и установлению беспорядочного движения их в проводнике.
2015-02-18
880
