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 $\sigma$, на котором изменения напряжённости электрического поля:

$l_{eff}\ll \sigma$,

а функция плотности тока от частоты $\omega$ определяется произведением частотных зависимостей проводимости и внешнего электрического поля:

$J(\omega )=\sigma (\omega )\cdot E(\omega )$.

Величина высокочастотной проводимости в однородных полупроводниках и металлах оценивается как:

$\sigma (\omega )\thicksim {\frac {\omega _{plz}^{2}}{4\pi }}\cdot {\frac {\tau }{1-iw\tau }}$,

где $\tau$ — время между столкновениями электронов, $\omega _{plz}$ — плазменная частота электронов, равная:

$\omega _{plz}={\Biggl (}{\frac {4\pi ne^{2}}{m^{*}}}{\Biggl )}^{\frac {1}{2}}$,

где $n$ — концентрация электронов, $e$ — заряд электрона, $m^{*}$ — 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

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?».