Universiteit Leiden, Opleiding Natuur- en Sterrenkunde Elektrische geleiding.

Presentatie over: "Universiteit Leiden, Opleiding Natuur- en Sterrenkunde Elektrische geleiding."— Transcript van de presentatie:

1 Universiteit Leiden, Opleiding Natuur- en Sterrenkunde Elektrische geleiding

2 Universiteit Leiden, Opleiding Natuur- en Sterrenkunde Wet van Ohm De wet van Ohm kennen we als: Een alternatieve schrijfwijze is: Hier is de stroomdichtheid evenredig aan de elektrische veldsterkte.

3 Universiteit Leiden, Opleiding Natuur- en Sterrenkunde Kunnen we deze wet verklaren met behulp van de kinetische theorie? Soortelijke geleiding Stroomdichtheid Soortelijke geleiding Elektrische veldsterkte

4 Universiteit Leiden, Opleiding Natuur- en Sterrenkunde Ladingstransport We beschouwen geladen deeltjes in een extern elektrisch veld. Deeltjes ondervinden: –versnelling t.g.v. veld (voorkeursrichting) –botsingen (geen voorkeursrichting) Resultaat: superpositie van uniforme beweging en kris-kras beweging. De uniforme beweging is geassocieerd met het ladingstransport.

5 Universiteit Leiden, Opleiding Natuur- en Sterrenkunde Driftsnelheid Bij botsing: geen geheugen voor snelheid. Tussen twee botsingen wordt deeltje versneld. Gemiddelde snelheid tussen twee botsingen: Deze snelheid heet de driftsnelheid.

6 Universiteit Leiden, Opleiding Natuur- en Sterrenkunde Stroomsterkte en soortelijke geleiding De stroomdichtheid kunnen we nu uitrekenen als: lading  dichtheid  snelheid. De soortelijke geleiding is dan:

7 Universiteit Leiden, Opleiding Natuur- en Sterrenkunde Mobiliteit Een nuttige grootheid is de mobiliteit: In het kinetische model van de elektrische geleiding:

8 Universiteit Leiden, Opleiding Natuur- en Sterrenkunde Drude (1900): Elektronen in metaal te beschouwen als deeltjes van een gas. Warmtegeleiding: Soortelijke geleiding: Quotiënt Drude model 1

9 Universiteit Leiden, Opleiding Natuur- en Sterrenkunde Wet van Wiedemann-Franz Drude: Per elektron: Bijna correct: Onafhankelijk van de temperatuur!

10 Universiteit Leiden, Opleiding Natuur- en Sterrenkunde Germanium De soortelijke geleiding van ongedoopte halfgeleiders is zeer sterk temperatuur-afhankelijk. Intrinsieke geleiding in halfgeleiders 100 1 10 -2 ee 1000/T

11 Universiteit Leiden, Opleiding Natuur- en Sterrenkunde Deeltjesdicht- heid in geleidingsband Deeltjesdicht- heid in valentieband (constant) Energiebanden Geleidingsband Valentieband Energie Bandkloof EgEg Beperkte beschikbaarheid van energietoestanden. Geleiding alleen t.g.v. elektronen in geleidingsband. Aantal bepaald door Boltzmann-factor.

12 Universiteit Leiden, Opleiding Natuur- en Sterrenkunde Soortelijke geleiding De elektrische geleiding van een halfgeleider hangt dus zeer sterk van de temperatuur af!