Носители заряда
Носи́тели заря́да — общее название подвижных частиц или квазичастиц, которые несут электрический заряд и способны обеспечивать протекание электрического тока.
Примерами подвижных частиц являются электроны, ионы. Примером квазичастицы — носителя заряда является дырка, другие заряженные частицы, например, позитроны.
Обычно термин «носители заряда» применяется в физике твёрдого тела и физике полупроводников.
Электроны в металлах
В металлах и веществах с металлическим типом проводимости, к которым относятся графит, многие карбиды и нитриды переходных металлов, носителями заряда являются электроны. В таких веществах один или несколько электронов внешних электронных оболочек атомов не связаны с окружающими атомами и могут упорядоченно перемещаться под действием электрического поля внутри кристалла или жидкости даже при температуре абсолютного нуля. Такие электроны называются электронами проводимости в телах с металлическим типом проводимости. Так как электроны имеют полуцелый спин, их совокупность подчиняется статистике Ферми — Дирака, и обычно её называют электронным газом Ферми.
При отсутствии электрического поля электроны проводимости хаотически движутся в металле или расплаве в различных направлениях и электрический ток в теле равен нулю. Исключение составляет движение электронов проводимости в сверхпроводниках, в которых электроны могут двигаться упорядоченно и создавать электрический ток без приложения электрического поля.
При приложении электрического поля на хаотическое движение электронов накладывается упорядоченность — в теле возникает электрический ток. В практически достижимых электрических полях в металлах скорость упорядоченного движения электронов не превышает нескольких миллиметров в секунду, в то время как средняя скорость хаотического движения электронов имеет порядок нескольких сотен км/с.
Носители заряда в полупроводниках
В полупроводниках носителями заряда являются электроны. Для удобства описания процессов проводимости в полупроводниках также вводят понятие дырки — положительно заряженной квазичастицы с зарядом равным по модулю заряду электрона. Фактически дырка — это не занятое электроном место, способное менять своё координатное положение в кристаллической решётке полупроводника. Макроскопически дырки ведут себя как истинные положительно заряженные частицы, в частности, знак ЭДС в эффекте Холла указывает на движение положительно заряженных частиц в дырочном полупроводнике.
По отношению концентраций электронов и дырок различают собственные полупроводники, в которых концентрации электронов и дырок равны, полупроводники с электронным типом проводимости или иначе называемые полупроводниками n-типа проводимости или просто n-типа с увеличенной по сравнению с дырками концентрацией электронов, и полупроводники с дырочным типом проводимости называемые полупроводниками p-типа — с увеличенной концентрацией дырок.
Тип той или иной проводимости чистому полупроводнику придает легирующая примесь. Примеси, придающие полупроводнику электронный тип проводимости, называют донорными примесями, а примеси, придающие дырочный тип проводимости, называют акцепторными примесями.
Чистые полупроводники и полупроводники с равными концентрациями акцепторных и донорных примесей (их часто называют компенсированными) образуют собственные полупроводники.
Электроны в полупроводнике n-типа называют основными носителями, а дырки — неосновными, в полупроводнике p-типа соответственно наоборот. Ток неосновных носителей играет важную роль в некоторых типах полупроводниковых приборов, например в биполярных транзисторах а активном режиме ток, протекающий через базовый слой, является током неосновных носителей.
Согласно зонной теории энергия электрона в кристаллической решётке полупроводника может лежать только в пределах определённых диапазонов — разрешённых зон, разделённых запрещенной зоной. Разрешённую зону с меньшей энергией называют валентной зоной, а разрешённую зону с высокой энергией называют зоной проводимости. Электроны с энергиями валентной зоны несвободны, то есть не могут двигаться при наложении электрического поля, так как все энергетические уровни в этой зоне заняты, и согласно принципу запрета Паули электрон не может изменить свое состояние, а движение требует изменения состояния. Электроны с энергиями зоны проводимости подвижны, так как в ней имеются расположенные выше свободные энергетические уровни.
Если из валентной зоны удалить электрон, то в ней образуется положительно заряженная вакансия — дырка, которую может занять другой электрон из валентной зоны, то есть при наложении электрического поля происходит движение дырок в валентной зоне — возникновение электропроводности в валентной зоне — дырочной проводимости.
Освобождение электрона из узла кристаллической решётки полупроводника и перевод его в зону проводимости требует затраты определённой энергии активации (ионизации). Эта энергия в чистых полупроводниках равна разности энергий низа зоны проводимости и верха валентной зоны и называется шириной запрещённой зоны. В легированных полупроводниках энергия активации равна разности уровней донорных и акцепторных примесей.
Так как для появления свободных носителей в полупроводниках требуется энергия активации, при абсолютном нуле температуры и отсутствии внешнего облучения все полупроводники являются диэлектриками. При повышении температуры часть электронов переходит из валентной зоны в зону проводимости и возникает электропроводность. В легированных полупроводниках акцепторные уровни находятся вблизи верха валентной зоны, а уровни донорных примесей вблизи низа зоны проводимости, поэтому в легированных полупроводниках ионизация (возникновение носителей заряда) требует очень малой энергии активации. В слаболегированных полупроводниках уже при комнатной температуре все примесные атомы ионизированы и проводимость определяется в основном концентрацией легирующей примеси.
Носители заряда в электролитах
В электролитах носителями заряда являются ионы. В растворах и расплавах электролитов часть электрически нейтральных молекул распадается на заряженные частицы с разными знаками заряда — свободные ионы. Положительно заряженные ионы называют катионами, отрицательно заряженные — анионами. Под действием электрического поля ионы перемещаются, образуя электрический ток, причём анионы движутся против вектора напряжённости электрического поля — к аноду, а катионы — к катоду, по направлению движения ионы разных знаков и получили свои названия.
Существуют также твёрдые тела с ионным типом проводимости — так называемые . Твердые электролиты — это ионные кристаллы, в которых ионы в узлах кристаллической решётки слабо связаны с решёткой и могут мигрировать по кристаллу. Под действием электрического поля ионы в твёрдых электролитах приобретают упорядоченное движение по или против вектора напряжённости электрического поля в зависимости от знака заряда. Примерами твёрдых электролитов могут служить иодид серебра с проводимостью по ионам серебра Ag+ или диоксид циркония, легированный оксидом переходного металла группы III периодической таблицы Менделеева, с проводимостью по ионам кислорода O2-, обусловленной вакансиями в кристаллической решётке, а также многие твёрдые электролиты и некоторые полимеры с проводимостью по ионам водорода Н+. Во многих твёрдых электролитах, например, в легированном диоксиде циркония, ионная проводимость осуществляется перемещением вакансии — ион кислорода под действием поля перемещается в соседнюю вакансию в кристаллической решётке и остаётся там, механизм проводимости, сходный с дырочной проводимостью в полупроводниках.
Носители заряда в вакууме и разреженной плазме
Носителями заряда в вакууме являются электроны, ионы, иные заряженные элементарные частицы. Если вакуум высокий, в случаях, когда длина свободного пробега частицы много больше рассматриваемого размера, то есть число Кнудсена много больше 1, заряженные частицы — носители заряда можно считать невзаимодействующими и они движутся при отсутствии электрического поля прямолинейно и равномерно до соударения со стенкой сосуда. При наложении электрического поля заряженные частицы начинают двигаться ускоренно под действием электрической силы.
Частным случаем зарядов в вакууме является сильно разрежённая плазма — электрически нейтральная смесь носителей заряда с разными зарядами.
Объёмный заряд
Обычно в среде, где имеются свободные носители заряда, суммарный заряд положительно заряженных частиц равен суммарному заряду отрицательно заряженных частиц, поэтому такая среда электрически нейтральна. Но в некоторых случаях суммарный заряд одного из знаков превалирует над суммарным зарядом другого знака. В этом случае говорят об объёмном или заряде. Наличие объёмного или поверхностного заряда порождает, в соответствии с теоремой Гаусса, электрическое поле. Электрическое поле вызывает движение носителей заряда и перераспределение объёмного заряда, стремясь выравнять концентрацию зарядов разных знаков. Поэтому для длительного существования объёмного заряда должен существовать механизм его поддержания. Например, стеканию заряда с отрицательно заряженных тел препятствует работа выхода электронов.
Возникающий объёмный заряд электронов в вакууме или ионизованных примесных атомов в p-n-переходах в полупроводниковых приборах (из-за встречной диффузии электронов и дырок и контактной разности потенциалов) играет важную роль в физических процессах в электронных приборах.
Генерация и рекомбинация носителей заряда
В электролитах, полупроводниках, плазме одновременно происходят процессы рекомбинации и ионизации частиц. Электрически нейтральные атомы и молекулы распадаются на заряженные частицы — ионизация, и одновременно частицы разных знаков притягиваются друг к другу и образуют электрически нейтральные частицы — рекомбинация. В равновесном состоянии число актов рекомбинации и диссоциации в единицу времени одинаково и в среде устанавливается равновесная концентрация носителей заряда. Выведенная из состояния равновесия система постепенно самопроизвольно переходит в равновесную. Постоянную времени установления равновесной концентрации зарядов называют временем релаксации.
Диссоциация нейтральных частиц происходит главным образом из-за теплового движения и колебания частиц, их соударений. Так как на диссоциацию требуется некоторая энергия, называемая энергией активации, концентрация носителей заряда, если нет иных факторов, препятствующих тепловой диссоциации, нарастает при повышении температуры. Именно поэтому электропроводность электролитов, полупроводников, не полностью ионизированной плазмы нарастает при повышении температуры. Количественно концентрация носителей заряда в веществе в зависимости от температуры выражается уравнением Аррениуса.
Известен механизм диссоциации на заряженные частицы посредством внешнего нетеплового воздействия, например, электромагнитным излучением или потоком быстрых частиц, например, потоком электронов, ионизирующим излучением. При таком воздействии концентрация носителей заряда повышается по сравнению с равновесной тепловой концентрацией. Поглощение фотона или заряженной частицы в полупроводнике порождает с некоторой вероятностью электронно-дырочную пару, это явление используется в различных полупроводниковых фотоприёмниках и полупроводниковых детекторах частиц. Макроскопически повышение концентрации носителей заряда проявляется в изменении электрических свойств, например, электропроводности.
Рекомбинация заряженных частиц сопровождается выделением энергии равной энергии диссоциации или энергии ионизации. В большинстве случаев эта энергия превращается в тепловое движение, но может переходить в иные виды энергии, например, уноситься фотоном, как в светодиодах и полупроводниковых лазерах, в актах рекомбинации электронно-дырочных пар.
Длина свободного пробега носителей заряда
Среднее расстояние, на котором движение носителя заряда может считаться независимым от присутствия других частиц, называют длиной свободного пробега. Обычно это расстояние равно длине пути частицы до столкновения с другой частицей, но, например, в плазме длиной пробега считается расстояние до существенного электростатического взаимодействия с другой заряженной частицей плазмы с изменением направления движения.
В электролитах длина свободного пробега ограничена столкновениями, в металлах длина свободного пробега электронов ограничена рассеянием электронов на атомах, дефектах кристаллической решетки и её тепловых колебаниях — фононах.
В полупроводниках электроны и дырки рассеиваются на дефектах кристаллической решетки, примесных атомах и на фононах. В чистых полупроводниках длина свободного пробега может достигать при низких температурах нескольких миллиметров.
В вакууме и разреженной плазме понятие длины свободного пробега теряет смысл, так как частицы не взаимодействуют. Условно можно считать, что длина свободного пробега равна размерам сосуда.
Чем выше длина свободного пробега 
и больше концентрация носителей 
, тем выше удельная электропроводность 
:
Примечания
- Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Носители заряда, Что такое Носители заряда? Что означает Носители заряда?
Nosi teli zarya da obshee nazvanie podvizhnyh chastic ili kvazichastic kotorye nesut elektricheskij zaryad i sposobny obespechivat protekanie elektricheskogo toka Primerami podvizhnyh chastic yavlyayutsya elektrony iony Primerom kvazichasticy nositelya zaryada yavlyaetsya dyrka drugie zaryazhennye chasticy naprimer pozitrony Obychno termin nositeli zaryada primenyaetsya v fizike tvyordogo tela i fizike poluprovodnikov Elektrony v metallahV metallah i veshestvah s metallicheskim tipom provodimosti k kotorym otnosyatsya grafit mnogie karbidy i nitridy perehodnyh metallov nositelyami zaryada yavlyayutsya elektrony V takih veshestvah odin ili neskolko elektronov vneshnih elektronnyh obolochek atomov ne svyazany s okruzhayushimi atomami i mogut uporyadochenno peremeshatsya pod dejstviem elektricheskogo polya vnutri kristalla ili zhidkosti dazhe pri temperature absolyutnogo nulya Takie elektrony nazyvayutsya elektronami provodimosti v telah s metallicheskim tipom provodimosti Tak kak elektrony imeyut polucelyj spin ih sovokupnost podchinyaetsya statistike Fermi Diraka i obychno eyo nazyvayut elektronnym gazom Fermi Pri otsutstvii elektricheskogo polya elektrony provodimosti haoticheski dvizhutsya v metalle ili rasplave v razlichnyh napravleniyah i elektricheskij tok v tele raven nulyu Isklyuchenie sostavlyaet dvizhenie elektronov provodimosti v sverhprovodnikah v kotoryh elektrony mogut dvigatsya uporyadochenno i sozdavat elektricheskij tok bez prilozheniya elektricheskogo polya Pri prilozhenii elektricheskogo polya na haoticheskoe dvizhenie elektronov nakladyvaetsya uporyadochennost v tele voznikaet elektricheskij tok V prakticheski dostizhimyh elektricheskih polyah v metallah skorost uporyadochennogo dvizheniya elektronov ne prevyshaet neskolkih millimetrov v sekundu v to vremya kak srednyaya skorost haoticheskogo dvizheniya elektronov imeet poryadok neskolkih soten km s Nositeli zaryada v poluprovodnikahV poluprovodnikah nositelyami zaryada yavlyayutsya elektrony Dlya udobstva opisaniya processov provodimosti v poluprovodnikah takzhe vvodyat ponyatie dyrki polozhitelno zaryazhennoj kvazichasticy s zaryadom ravnym po modulyu zaryadu elektrona Fakticheski dyrka eto ne zanyatoe elektronom mesto sposobnoe menyat svoyo koordinatnoe polozhenie v kristallicheskoj reshyotke poluprovodnika Makroskopicheski dyrki vedut sebya kak istinnye polozhitelno zaryazhennye chasticy v chastnosti znak EDS v effekte Holla ukazyvaet na dvizhenie polozhitelno zaryazhennyh chastic v dyrochnom poluprovodnike Po otnosheniyu koncentracij elektronov i dyrok razlichayut sobstvennye poluprovodniki v kotoryh koncentracii elektronov i dyrok ravny poluprovodniki s elektronnym tipom provodimosti ili inache nazyvaemye poluprovodnikami n tipa provodimosti ili prosto n tipa s uvelichennoj po sravneniyu s dyrkami koncentraciej elektronov i poluprovodniki s dyrochnym tipom provodimosti nazyvaemye poluprovodnikami p tipa s uvelichennoj koncentraciej dyrok Tip toj ili inoj provodimosti chistomu poluprovodniku pridaet legiruyushaya primes Primesi pridayushie poluprovodniku elektronnyj tip provodimosti nazyvayut donornymi primesyami a primesi pridayushie dyrochnyj tip provodimosti nazyvayut akceptornymi primesyami Chistye poluprovodniki i poluprovodniki s ravnymi koncentraciyami akceptornyh i donornyh primesej ih chasto nazyvayut kompensirovannymi obrazuyut sobstvennye poluprovodniki Elektrony v poluprovodnike n tipa nazyvayut osnovnymi nositelyami a dyrki neosnovnymi v poluprovodnike p tipa sootvetstvenno naoborot Tok neosnovnyh nositelej igraet vazhnuyu rol v nekotoryh tipah poluprovodnikovyh priborov naprimer v bipolyarnyh tranzistorah a aktivnom rezhime tok protekayushij cherez bazovyj sloj yavlyaetsya tokom neosnovnyh nositelej Soglasno zonnoj teorii energiya elektrona v kristallicheskoj reshyotke poluprovodnika mozhet lezhat tolko v predelah opredelyonnyh diapazonov razreshyonnyh zon razdelyonnyh zapreshennoj zonoj Razreshyonnuyu zonu s menshej energiej nazyvayut valentnoj zonoj a razreshyonnuyu zonu s vysokoj energiej nazyvayut zonoj provodimosti Elektrony s energiyami valentnoj zony nesvobodny to est ne mogut dvigatsya pri nalozhenii elektricheskogo polya tak kak vse energeticheskie urovni v etoj zone zanyaty i soglasno principu zapreta Pauli elektron ne mozhet izmenit svoe sostoyanie a dvizhenie trebuet izmeneniya sostoyaniya Elektrony s energiyami zony provodimosti podvizhny tak kak v nej imeyutsya raspolozhennye vyshe svobodnye energeticheskie urovni Esli iz valentnoj zony udalit elektron to v nej obrazuetsya polozhitelno zaryazhennaya vakansiya dyrka kotoruyu mozhet zanyat drugoj elektron iz valentnoj zony to est pri nalozhenii elektricheskogo polya proishodit dvizhenie dyrok v valentnoj zone vozniknovenie elektroprovodnosti v valentnoj zone dyrochnoj provodimosti Osvobozhdenie elektrona iz uzla kristallicheskoj reshyotki poluprovodnika i perevod ego v zonu provodimosti trebuet zatraty opredelyonnoj energii aktivacii ionizacii Eta energiya v chistyh poluprovodnikah ravna raznosti energij niza zony provodimosti i verha valentnoj zony i nazyvaetsya shirinoj zapreshyonnoj zony V legirovannyh poluprovodnikah energiya aktivacii ravna raznosti urovnej donornyh i akceptornyh primesej Tak kak dlya poyavleniya svobodnyh nositelej v poluprovodnikah trebuetsya energiya aktivacii pri absolyutnom nule temperatury i otsutstvii vneshnego oblucheniya vse poluprovodniki yavlyayutsya dielektrikami Pri povyshenii temperatury chast elektronov perehodit iz valentnoj zony v zonu provodimosti i voznikaet elektroprovodnost V legirovannyh poluprovodnikah akceptornye urovni nahodyatsya vblizi verha valentnoj zony a urovni donornyh primesej vblizi niza zony provodimosti poetomu v legirovannyh poluprovodnikah ionizaciya vozniknovenie nositelej zaryada trebuet ochen maloj energii aktivacii V slabolegirovannyh poluprovodnikah uzhe pri komnatnoj temperature vse primesnye atomy ionizirovany i provodimost opredelyaetsya v osnovnom koncentraciej legiruyushej primesi Nositeli zaryada v elektrolitahV elektrolitah nositelyami zaryada yavlyayutsya iony V rastvorah i rasplavah elektrolitov chast elektricheski nejtralnyh molekul raspadaetsya na zaryazhennye chasticy s raznymi znakami zaryada svobodnye iony Polozhitelno zaryazhennye iony nazyvayut kationami otricatelno zaryazhennye anionami Pod dejstviem elektricheskogo polya iony peremeshayutsya obrazuya elektricheskij tok prichyom aniony dvizhutsya protiv vektora napryazhyonnosti elektricheskogo polya k anodu a kationy k katodu po napravleniyu dvizheniya iony raznyh znakov i poluchili svoi nazvaniya Sushestvuyut takzhe tvyordye tela s ionnym tipom provodimosti tak nazyvaemye Tverdye elektrolity eto ionnye kristally v kotoryh iony v uzlah kristallicheskoj reshyotki slabo svyazany s reshyotkoj i mogut migrirovat po kristallu Pod dejstviem elektricheskogo polya iony v tvyordyh elektrolitah priobretayut uporyadochennoe dvizhenie po ili protiv vektora napryazhyonnosti elektricheskogo polya v zavisimosti ot znaka zaryada Primerami tvyordyh elektrolitov mogut sluzhit iodid serebra s provodimostyu po ionam serebra Ag ili dioksid cirkoniya legirovannyj oksidom perehodnogo metalla gruppy III periodicheskoj tablicy Mendeleeva s provodimostyu po ionam kisloroda O2 obuslovlennoj vakansiyami v kristallicheskoj reshyotke a takzhe mnogie tvyordye elektrolity i nekotorye polimery s provodimostyu po ionam vodoroda N Vo mnogih tvyordyh elektrolitah naprimer v legirovannom diokside cirkoniya ionnaya provodimost osushestvlyaetsya peremesheniem vakansii ion kisloroda pod dejstviem polya peremeshaetsya v sosednyuyu vakansiyu v kristallicheskoj reshyotke i ostayotsya tam mehanizm provodimosti shodnyj s dyrochnoj provodimostyu v poluprovodnikah Nositeli zaryada v vakuume i razrezhennoj plazmeNositelyami zaryada v vakuume yavlyayutsya elektrony iony inye zaryazhennye elementarnye chasticy Esli vakuum vysokij v sluchayah kogda dlina svobodnogo probega chasticy mnogo bolshe rassmatrivaemogo razmera to est chislo Knudsena mnogo bolshe 1 zaryazhennye chasticy nositeli zaryada mozhno schitat nevzaimodejstvuyushimi i oni dvizhutsya pri otsutstvii elektricheskogo polya pryamolinejno i ravnomerno do soudareniya so stenkoj sosuda Pri nalozhenii elektricheskogo polya zaryazhennye chasticy nachinayut dvigatsya uskorenno pod dejstviem elektricheskoj sily Chastnym sluchaem zaryadov v vakuume yavlyaetsya silno razrezhyonnaya plazma elektricheski nejtralnaya smes nositelej zaryada s raznymi zaryadami Obyomnyj zaryadObychno v srede gde imeyutsya svobodnye nositeli zaryada summarnyj zaryad polozhitelno zaryazhennyh chastic raven summarnomu zaryadu otricatelno zaryazhennyh chastic poetomu takaya sreda elektricheski nejtralna No v nekotoryh sluchayah summarnyj zaryad odnogo iz znakov prevaliruet nad summarnym zaryadom drugogo znaka V etom sluchae govoryat ob obyomnom ili zaryade Nalichie obyomnogo ili poverhnostnogo zaryada porozhdaet v sootvetstvii s teoremoj Gaussa elektricheskoe pole Elektricheskoe pole vyzyvaet dvizhenie nositelej zaryada i pereraspredelenie obyomnogo zaryada stremyas vyravnyat koncentraciyu zaryadov raznyh znakov Poetomu dlya dlitelnogo sushestvovaniya obyomnogo zaryada dolzhen sushestvovat mehanizm ego podderzhaniya Naprimer stekaniyu zaryada s otricatelno zaryazhennyh tel prepyatstvuet rabota vyhoda elektronov Voznikayushij obyomnyj zaryad elektronov v vakuume ili ionizovannyh primesnyh atomov v p n perehodah v poluprovodnikovyh priborah iz za vstrechnoj diffuzii elektronov i dyrok i kontaktnoj raznosti potencialov igraet vazhnuyu rol v fizicheskih processah v elektronnyh priborah Generaciya i rekombinaciya nositelej zaryadaV elektrolitah poluprovodnikah plazme odnovremenno proishodyat processy rekombinacii i ionizacii chastic Elektricheski nejtralnye atomy i molekuly raspadayutsya na zaryazhennye chasticy ionizaciya i odnovremenno chasticy raznyh znakov prityagivayutsya drug k drugu i obrazuyut elektricheski nejtralnye chasticy rekombinaciya V ravnovesnom sostoyanii chislo aktov rekombinacii i dissociacii v edinicu vremeni odinakovo i v srede ustanavlivaetsya ravnovesnaya koncentraciya nositelej zaryada Vyvedennaya iz sostoyaniya ravnovesiya sistema postepenno samoproizvolno perehodit v ravnovesnuyu Postoyannuyu vremeni ustanovleniya ravnovesnoj koncentracii zaryadov nazyvayut vremenem relaksacii Dissociaciya nejtralnyh chastic proishodit glavnym obrazom iz za teplovogo dvizheniya i kolebaniya chastic ih soudarenij Tak kak na dissociaciyu trebuetsya nekotoraya energiya nazyvaemaya energiej aktivacii koncentraciya nositelej zaryada esli net inyh faktorov prepyatstvuyushih teplovoj dissociacii narastaet pri povyshenii temperatury Imenno poetomu elektroprovodnost elektrolitov poluprovodnikov ne polnostyu ionizirovannoj plazmy narastaet pri povyshenii temperatury Kolichestvenno koncentraciya nositelej zaryada v veshestve v zavisimosti ot temperatury vyrazhaetsya uravneniem Arreniusa Izvesten mehanizm dissociacii na zaryazhennye chasticy posredstvom vneshnego neteplovogo vozdejstviya naprimer elektromagnitnym izlucheniem ili potokom bystryh chastic naprimer potokom elektronov ioniziruyushim izlucheniem Pri takom vozdejstvii koncentraciya nositelej zaryada povyshaetsya po sravneniyu s ravnovesnoj teplovoj koncentraciej Pogloshenie fotona ili zaryazhennoj chasticy v poluprovodnike porozhdaet s nekotoroj veroyatnostyu elektronno dyrochnuyu paru eto yavlenie ispolzuetsya v razlichnyh poluprovodnikovyh fotopriyomnikah i poluprovodnikovyh detektorah chastic Makroskopicheski povyshenie koncentracii nositelej zaryada proyavlyaetsya v izmenenii elektricheskih svojstv naprimer elektroprovodnosti Rekombinaciya zaryazhennyh chastic soprovozhdaetsya vydeleniem energii ravnoj energii dissociacii ili energii ionizacii V bolshinstve sluchaev eta energiya prevrashaetsya v teplovoe dvizhenie no mozhet perehodit v inye vidy energii naprimer unositsya fotonom kak v svetodiodah i poluprovodnikovyh lazerah v aktah rekombinacii elektronno dyrochnyh par Dlina svobodnogo probega nositelej zaryadaSrednee rasstoyanie na kotorom dvizhenie nositelya zaryada mozhet schitatsya nezavisimym ot prisutstviya drugih chastic nazyvayut dlinoj svobodnogo probega Obychno eto rasstoyanie ravno dline puti chasticy do stolknoveniya s drugoj chasticej no naprimer v plazme dlinoj probega schitaetsya rasstoyanie do sushestvennogo elektrostaticheskogo vzaimodejstviya s drugoj zaryazhennoj chasticej plazmy s izmeneniem napravleniya dvizheniya V elektrolitah dlina svobodnogo probega ogranichena stolknoveniyami v metallah dlina svobodnogo probega elektronov ogranichena rasseyaniem elektronov na atomah defektah kristallicheskoj reshetki i eyo teplovyh kolebaniyah fononah V poluprovodnikah elektrony i dyrki rasseivayutsya na defektah kristallicheskoj reshetki primesnyh atomah i na fononah V chistyh poluprovodnikah dlina svobodnogo probega mozhet dostigat pri nizkih temperaturah neskolkih millimetrov V vakuume i razrezhennoj plazme ponyatie dliny svobodnogo probega teryaet smysl tak kak chasticy ne vzaimodejstvuyut Uslovno mozhno schitat chto dlina svobodnogo probega ravna razmeram sosuda Chem vyshe dlina svobodnogo probega l displaystyle lambda i bolshe koncentraciya nositelej n displaystyle n tem vyshe udelnaya elektroprovodnost s displaystyle sigma s l n displaystyle sigma approx lambda cdot n PrimechaniyaFizicheskij enciklopedicheskij slovar M Sovetskaya enciklopediya Glavnyj redaktor A M Prohorov 1983
