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  • 1 # 雨成世界

    2,雜質和缺陷。任何破壞週期性排布的東西,比如雜質原子,再比如週期排布的缺陷(空位),都會阻礙電子的運動。簡單地說,這些雜質和缺陷會散射電子,改變電子的運動方向,不改變電子的速度。這樣的話,電子們就不是完全乖乖沿著外場方向運動,也就有了電阻。 雜質和缺陷引起的電阻與溫度關係不大。

    3,聲子。如果金屬裡一個雜質都沒有,就沒有電阻了嗎?也不是。在任何有限溫度下,晶格(也就是週期排布的原子核)都會在平衡位置左右震動。這種震動也散射電子,並且既改變電子的運動方向,也改變電子的運動速度。這種散射也帶來電阻。 由於晶格的震動強度與溫度相關 (因為這就是熱漲落),所以這種散射也強烈地依賴溫度。在低溫下,晶格震動帶來的電阻會變得很小。

    4,散射機率。2,3合起來貢獻一個散射機率,我們一般用弛豫時間t來刻畫。它的含義是,一個電子大約運動t的時間就會被散射一次。散射越強t越小。

    5,電阻率。現在可以計算電阻率了。假設外加電場為E,電子電荷為q,考慮到電子t時間就被散射一次(假設散射一次速度歸零)。那麼電子的平均速度為 qEt/m。再假設電子濃度為n,那麼電流密度就是 nq^2Et/m,得到電導率 n q^2 t/m,它的倒數就是電阻率。

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