簡單從經(jīng)典電子論觀點解釋載流子在導(dǎo)體中定向運動受到阻礙(超導(dǎo)體例外)的原因
這個阻力是由電子之間以及導(dǎo)體中其他粒子間的碰撞所引起的,電子運動中不斷與組成導(dǎo)體的原子(離子)相碰,原子(離子)排列成點陣,電子與點陣的總碰撞效應(yīng)使電子在電力作用下加速運動所獲得的動能轉(zhuǎn)化為點陣的振動能量
以金屬導(dǎo)體為例
我們先來定性描繪一下金屬的微觀結(jié)構(gòu)。金屬中的原子傾向于失去部分電子而成為正離子。全部正離子在金屬中周期有序排列,形成所謂“晶體點陣”或“晶格”。脫離原子的電子成為自由電子,他們不再為某一特定的正離子所束縛,而是為全體整理自所有。在無外電場或其他原因(如溫度梯度,數(shù)密度梯度等)時,金屬中的自由電子好像氣體中的分子一樣不停地做無規(guī)則熱運動,朝任意方向運動的概率都一樣,不會發(fā)生定向運動。當有外電場時,自由電子將受力而獲得一加速度
,但是電子不會無限制的加速,而會與晶格碰撞發(fā)生散射,從而改變運動方向和速率,并將部分能量轉(zhuǎn)移給晶格上的正離子,使其熱振動加劇。以上即為金屬具有電阻和金屬發(fā)熱的原因
液體,氣體,半導(dǎo)體,超導(dǎo)體又不太一樣,但筆者以為,電阻是一個相對的概念,微觀上導(dǎo)電規(guī)律即為電阻的成因,導(dǎo)電性越強,則表現(xiàn)為電阻越弱。金屬自由電子導(dǎo)電,不斷碰撞便表現(xiàn)為阻力;氣體自由電荷極少,極難電離因此是良好的絕緣體;半導(dǎo)體空穴導(dǎo)電,純凈的半導(dǎo)體中自由電子和空穴數(shù)量很少,因此導(dǎo)電性差,電阻較大,受加熱活光照(即半導(dǎo)體的熱敏特性和光敏特性)或摻入微量雜質(zhì)時,會極大改善導(dǎo)電性;超導(dǎo)體介質(zhì)最為特殊,它內(nèi)部的電流已經(jīng)激發(fā)就能長期維持,而電場強度卻處處為零,導(dǎo)電規(guī)律與通常導(dǎo)體完全不同。在這里就不贅述了。
希望為我國高中物理學(xué)教育做出了一點微小的工作。





