KYP0040 MATERJALITEADUSE ÜLDALUSED - tud.ttu.ee

sirgjoonelisest liikumisest kõrvale. Teiste sõnadega: aatomid, ioonid ja defektid hajutavad elektrone,
mille tõttu elektronide liikumistee on kaootiline (joon 11-6).
Elektronide liikumiskiirust elektriväljas (elektriväljale vastupidises suunas) iseloomustatakse
liikuvusega μ n :
v
μ n = , kus v – liikumiskiirus (m/s); E – elektrivälja tugevus (V/m).
E
Seega liikuvus on liikumiskiirus ühikulises väljas 1 V/m.
Indeksit n kasutatakse elektronide korral seetõttu, et elektronide kontsentratsiooni tähistatakse
tähega n ja elektronide poolt pingitud juhtivust nimetatakse ka n-tüüpi juhtivuseks.
11.4 Metallide elektrijuhtivus
Metallides on suur vabade elektronide arv – kõigi kristalli aatomite valentselektronide arv – ja see ei
sõltu temperatuurist. Metalli erijuhtivus on määratud vabade elektronide kontsentratsiooniga n ja
nende liikuvusega: σ = n ⋅μe ⋅ e , kus e on elektroni laeng (1,6·10 -19 C).
Suurima juhtivusega metallid on hõbe ja vask, nende erijuhtivused on:
Ag
6,8·10 7 S/m
Cu
6,0·10 7 S/m
Need on puhaste metallide erijuhtivused. Lisandid ja defektid suurendavad elektronide hajutamist,
vähendavad liikuvust ja seega ka erijuhtivust. Mõnede metallide ja sulamite erijuhtivused on toodud
tabelis (joon 11-7).
Metallide korral kasutatakse juhtivuse iseloomustamiseks rohkem eritakistust. Eritakistust seega
lisandid ja defektid suurendavad. Metalli summaarne eritakistus avaldub võrrandiga:
ρ Σ = ρt
+ ρl
+ ρd
kus ρ t – oma-eritakistus;
ρ l – lisandite poolt tingitud eritakistus;
ρ d – defektide (deformatsiooni) poolt tingitud eritakistus.
Kui lisand moodustab tahke lahuse, siis
ρ l = A ⋅ Xi(1
− Xi)
kus A – konstant, mis sõltub metallist ja lisandist;
X i – lisandi moolimurd tahkes lahuses.
Kui sulam koosneb tahkete lahuste α ja β segust, siis;
ρl
= ραVα
+ ρβVβ
, kus V tähistab vastava faasi ruumalaosa.
Eritakistuse sõltuvus temperatuurist.
Temperatuuri tõusul elektronide liikuvus väheneb, kuna hajutamine aatomite poolt suureneb. Samal
ajal elektronide kontsentratsioon ei muutu, seega eritakistus kasvab. Eritakistuse sõltuvus
temperatuurist puhta ja lisanditega vase kohta on toodud joonisel 11-8. Lineaarses osas on sõltuvus
avaldatav kujul:
ρt
= ρ0 (1 + αρ ⋅ T) , kus ρ 0 ja α ρ on antud metalli korral konstandid.
α ρ on eritakistuse temperatuuritegur. Sõltuvus on avaldatav ka järgmiselt:
ρt
= ρ o (1 + α ⋅To
)
0 C ρ (11.1)
C
Metallide korral on α ρ > 0, ligikaudu võrdub α ρ 1/273.
56