Высокочастотная проводимость

Высокочасто́тная проводи́мость — характерная для металлов и полупроводников линейная зависимость плотности тока от напряжённости внешнего переменного электрического поля высокой частоты.

Физические основы

Особенность высокочастотной проводимости как характеристики в металлах и полупроводниках обусловлено достаточно высокой концентрацией носителей заряда и соотношением эффективной длины свободного пробега $l_{eff}$по сравнению с расстоянием Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \sigma} , на котором изменения напряжённости электрического поля:

$l_{eff}\ll \sigma$,

а функция плотности тока от частоты Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \omega} определяется произведением частотных зависимостей проводимости и внешнего электрического поля:

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle J(\omega)=\sigma(\omega) \cdot E(\omega)} .

Величина высокочастотной проводимости в однородных полупроводниках и металлах оценивается как:

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \sigma(\omega) \thicksim \frac{\omega_{plz}^2}{4\pi} \cdot \frac{\tau}{1-iw\tau}} ,

где Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \tau}  — время между столкновениями электронов, Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \omega_{plz}}  — плазменная частота электронов, равная:

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \omega_{plz}=\Biggl(\frac{4\pi n e^2}{m^*} \Biggl)^{\frac{1}{2}}} ,

где Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle n}  — концентрация электронов, Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle e}  — заряд электрона, Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle m^*}  — эффективная масса электрона. При наложении внешнего магнитного поля характер высокочастотной проводимости существенно изменяется, появляются холловские компоненты проводимости (эффект Холла), а при превышении напряжённости внешнего магнитного поля пороговой величины (характерной для каждого полупроводника) возникают квантовые осцилляции.

Высокочастотная проводимость наблюдается и в органических средах, в частности, клеточной жидкости на частотах, начиная с килогерцевого диапазона и некоторых водных растворов неэлектролитов (на частоте 2450 МГц).

В электродинамике сплошных сред зависимости высокочастотной проводимости позволяют рассчитать не только распределение электрического поля в проводнике или полупроводнике, но и поверхностный импеданс и затухание электромагнитных волн вблизи поверхности проводника (Скин-эффект).

См.также

• Проводимость

Литература

• Стильбанс Л. С. Физика полупроводников. — Москва : Советское радио, 1967.
• Мейлихов Е. 3. Электрофизические свойства полупроводников. (Справочник физических величин). — Москва : ЦНИИатоминформ, 1987.
• Зеегер К. Физика полупроводников. — Москва : Мир, 1987.
• Абрикосов А. А. Введение в теорию нормальных металлов. — Москва : Наука, 1972.
• Шалимова К. В. Физика полупроводников. — СПб. : Лань, 2010.
• Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Электродинамика сплошных сред. — Москва : Физматлит, 2005.

Ссылки

• Высокочастотная проводимость

Классификация полупроводников ↑
По агрегатному состоянию	Кристаллические полупроводники Аморфные полупроводники Жидкие полупроводники
По типу вещества	Неорганические полупроводники Органические полупроводники
По типу проводимости	Собственные Примесные Вырожденные Невырожденные Компенсированные n-типа p-типа Ионные
По группам	Элементарные полупроводники: Si, Ge, C, Se, Te, ... Двухкомпонентные полупроводники: Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle A^{I}B^{VII} \qquad A^{II}B^{IV} \qquad A^{II}B^{V} \qquad A^{II}B^{VI} \qquad A^{III}B^{V} \qquad A^{IV}B^{VI} \qquad A^{V}B^{VI}} Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle A^{I}B^{VII}} CuCl, ... Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle A^{II}B^{IV}} SiC, SiGe, ... Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle A^{II}B^{V}} CdSb, CdAs2, CdP2, ZnP2, ZnSb, ... Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle A^{II}B^{VI}} ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdTe, HgSe, HgTe, HgS, ... Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle A^{III}B^{V}} GaAs, GaN, GaP, GaSb, InN, InAs, InP, InSb, AlSb, ... Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle A^{IV}B^{VI}} PbS, PbSe, PbTe, SnTe, SnS, SnSe, GeS, GeSe, ... Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle A^{V}B^{VI}} BiTe3, ...
По компонентному составу	Трёхкомпонентные: Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle Al_{x}Ga_{1-x}As, InGaAs, InxGa_{1-x}As, InGaP, AlInAs, AlInSb,} Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle GaAsN, GaAsP, AlGaN, AlGaP, InGaN, InAsSb, InGaSb,} Четырёхкомпонентные: Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle AlGaInP, InAlGaP, InGaAlP, AlInGaP, AlGaAsP,} Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle InGaAsP, AlInAsP, AlGaAsN, InGaAsN, InAlAsN, GaAsSbN,} Пятикомпонентные: Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle GaInNAsSb, GaInAsSbP, ...} Твёрдые растворы: Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle (CdTe)_{x}(HgTe)_{1-x}, \, (HgTe)_{x}(HgSe)_{1-x}, \, (PbTe)_{x}(SnTe)_{1-x}, \, (PbSe)_{x}(SnSe)_{1-x}}
По физическим свойствам	Пьезополупроводники Магнитные полупроводники
Теория	Зонная теория Подвижность носителей Дырки Электроны проводимости Эффективная масса Квазиуровень Ферми Доноры Акцепторы Квантовая яма Закон дисперсии Плотность состояний Статистика Ферми — Дирака
Эффекты в полупроводниках	Эффект Ганна Эффект Дрессельхауза Эффект Зенера Эффект поля Эффект Рашбы Эффект Рашбы — Эдельштейна Эффект Франца — Келдыша Эффект Холла Квантовый эффект Холла Эффект Нернста — Эттингсгаузена

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Высокочастотная проводимость», расположенная по адресу: — «https://ru.ruwiki.ru/wiki/Высокочастотная_проводимость» Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».