Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 60
Текст из файла (страница 60)
(Кривая 8 показывает поведение сплавов хром — ванадий во всем диапазоне концентраций.) Зависимость остаточного сопротивления от состава имеет такую же форму (кривая !). Зависимость сопротивления твердого раствора от температуры при малых концентрациях легируюшего компонента определяется правилам Р,В Р,б Р,г Р РРР РРР Рис. 10.6. Зависимость удельного электрического сопротивления от температуры для системы двойных твердых растворов (на при- мере сплавов никель — хром) 1 — чистый никель; 2 — сплав никеля с 1,5 г» (ат.) Сг; Л -- 5 »с (ат.) Сг; 4 — 11,1 У»с [ат.) Сг; 5— 15 % (аг.) Сг 194 Классификация и свойства проводниковых материалов [равд.
10) Маттиссена [см. формулу (10.7)). Следует обратить внимание на то, что в этом случае, несмотря на равенство величин др/д Т сплавов и исходного металла, температурный коэффициент удельного сопротивления оказывается меньше в сплавах из-за увеличения р. При более высоких концентрациях в некоторых системах сплавов может уменьшаться также и др/дТ, иногда до нуля и лаже до отрицательных значений.
Наиболее характерным примером таких сплавов являются сплавы типа «нихром» (кривая 5 иа рис. 10.6). Сопротивление сплавов, показанных иа этом рисунке, прн Т-»0 К стремится не к нулю, а к значениям остаточного сопротивления, соответствующим примерно кривой 5 на рис. 10.6. Поэтому в целом кривая температурной зависимости сопротивлении для некоторых сплавов может быть совсем не такой, какая показана для чистых металлов иа рис. !0.3.
Из рис 10.6 следует также, по при образовании некоторых твердых растворов сопротивление возрастает очень сильно: при комнатной температуре оно в десять и более раз превьцпает сопротивление исходных чистых металлов. Зто однако не является общим правилом, превышение может быль лишь 1,б — 2-кратным.
Влияние размеров проводника иа элеитрические свойства. Значение проводимости тем больше, чем больше средняя длина свободного пробега носителей заряда К При высоких температурах х в металлах не слишком сильно отличается от межатомных расстояний в кристалле, т. е. мала по сравнению с геометрическими размерами проводника„которые поэтому не влияют на удельную проводимость. Однако при понижении температуры рассеяние на колебаниях решетки уменьшается очень сильно, и если металл достаточна чист, чтобы можно было пренебречь рассеянием носителей на примесных атомах, Х возрастает.
Для проводников в виде тонких фольги, проволоки или пленки длина свободного пробега оказывается сравнимой с толщиной фольги или с диаметром проволоки, что ограничивает увеличение х при дальнейшем понижении температуры (носители рассеиваются на границе проводника). Соответственно ограничивается рост удельной проводимости. Таким образом, в результате «размериого» эффекта удельное сопротивление тонких провыок, пленок возрастает по сравнению с массивными образцами того же состава. Это явление возможно наблюдать на фольгах и проволоках уже при температуре кипения жидкого азота (77 К). На еще более тонких пленках (при тыщине около 0,01... ...0,1 мкм), полученных методами напыления или осаждения, эффект хорошо заметен даже при комнатной температуре. Ограничение длины свободного пробега влияег и на все другие кинетические эффекты, ио это влияние изучено менее, чем влияние иа электропровод- ность.
10.4. ДРУГИЕ КИНЕТИЧЕСКИЕ Я ВЛЕ Н ИЯ В МЕТАЛЛАХ Термоэлектрические явления. Если вдаль разомкнутого проводника имеется градиент температуры, то на концах его появляется разность потенциалов, называемая термоэлектрической разностью погеициалаа или гериозлекгродвижуи(ей силой (терно-ЭДС). Причина ее возникновения состоит в том, по вовлеченные в тепловой поток электроны переносят электрический заряд.
Термо-ЭДС различных металлов различны по значению и даже по знаку, т. е. более нагретый конец проводника по отношению к менее нагретому положителен у одних металлов и отрицателен у других. ЭДС, возникающую иа концах проводника при разности температуры концов, равной одному градусу, называют абсолютной удельной (дифференциальной) герма-ЭДС. В незамкнутой цепи из двух или более разнородных проводников, находящихся при одинаковой температуре, поивляется ЭДС, называемая контактной равностью потенциалов. Ее возникновение обусловлено различием работ выхода электронов из разных металлов.
Работой выхода А называют разность между энергией электрона в вакууме и энергией Ферми металла (рис. 10.7) . При замыкании цепи контактные разности потенциалов полностью компенсируются. В такой цепи ЗДС возникает только в том слу- Рис. 10.7. Энергетический барьер на границе металла и вакуума ! — ври нулевом внешнем электрическом поле; х— прн ненулевом внешнем поле [$10.4[ Другие кияеги«еские явления в металлах 190 м«В К Рнс. 1О.В. Зависимость абсолютной удельной («дифференциальной») герма-ЭДС от температуры для некоторых чистых металлов чае, если контакты проводнииов имеют разную температуру (зффект Зеебека).
Термо-ЭДС пары разнородных проводников А и В при разности температуры контактов в один градус карактеризуют значением относительной удельной герма-ЭДС 5А в Практически измерить всегда можно только суммарную терно-ЭДС одного проводника относительно другого при некоторой разности температуры ЛТ, обозначаемую УА г, (интегральная термо-ЭДС). Этн величины связаны между собой: дй'А — Б 9'А-Б 5А-Б= ГЕАГ (ГА — Б ~ 5А-ББ(Т 5А БЛТ.
г При этОм 5А — Б=5А 5Б=5А в — 5Б ь где 5А и 5Б — абсолютные удельные термо- ЭДС металлов А и В соответственно. Последнее выражение означает, что найти герма-ЭДС одного вещества относительно дру- гого можно не только по их абсолютным термо- ЭДС, но также зная терно-ЭДС каждого из них по отношению к некоторому третьему веществу В. Следует только памнитгь что значения 5 нужно брать с присушим им знаком, а также то, что оии могут сильна зависеть от температуры (рнс. !О.В). Из рис. !О.В видно также особенна сильное и сложное изменение термо-ЭДС магнитоупорядоченных металлов.
Металлические термоэлементы (термопары) широко используются в термометрин для измерения как низких, так и высоких температур. Исключить полностью перепады темпера-. туры невозможно, поэтому в любых цепях всегда воаиикают герма-ЭДС. Для уменьшения таких паразитных термо-ЭДС в цепях электраизмерительных приборов и других устройств, следует подбирать контактирующие материалы с близкими абсолютными удельными герма-ЭДС. Обьжно в цепи терна-ЭДС определнется только температурой контактов, харантер распределения температуры вдаль проводников не имеет значения. Этого нельзя однако утверждать, если сами проводники не вполне однородны (по химическому составу, по степени деформираванностн и т.
п.). При пользовании справочными данными о термо-ЭДС следует иметь в виду некоторую неоднозначносп терминологии. В современной отечественной н особенно зарубежной литературе под «герма-ЭДС» обычно подразумевают абсолютную дифференциальную герма-ЭДС. Об относительной термо-ЭДС говорят «термо- ЭДС относительно такого-то металла». Следите за размерностью: дифференциальная (удельная) герма-ЭДС имеет размерность «вальт на кельвин», интегральная термо- ЭДС вЂ” размерность «вальт». Гальваномвгнитные и термамагнитиые явления.
Этн кинетические явления возникают при одновременном воздействии на проводнии электрического и магнитного полей или разности температуры и магнитного паля. К гальваномагнитным явлениям относится ЭДС Холла и эффект магнетосопротивления Если проводник с током помещен в магнитное поле, перпендикулярное току, в проводнике создается разность потенциалов в направлении, перпендикулярном как магнитному полю, так и току (ЭДС Холла). ЭДС Холла пропорциональна плотности така и индукции магнитного поля, а знак зависит ат знака и«кителей заряда (электроны это нли дырки). При уменьшении угла между направлением тока и силовыми линиями магнитного паля ЭДС Холла умень. шасгсн. ЭДС Холла возникает вследствие от.
клонения магнитным полем упорядоченно движущихся в электрическом поле носителей заряда. На одной боковой грани носители Классификация и свойство проаодникоаых материалов (разя. 10) накапливаются, противоположная грань ими обедняется, т. е. между боковыми гранями появляется электрическое псше. Накопление продолжается до момента, когда силы, действующие на носитель заряда со стороны магнитного и поперечного электрического полей, уравновесятся. Электрическое поле, создаваемое ЭДС Холла, уравновешивает отклонение тех носителей заряда магнитным полем, которые движутся со средней скоростью.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
