Jeg vil vide alt

Resistivity

Pin
Send
Share
Send


* Tallene i denne kolonne øger eller mindsker den markante del af resistiviteten. For eksempel ved 30 ° C (303,15 K) er sølvets resistivitet 1,65 × 10−8. Dette beregnes som Δρ = α ΔT ρo hvor ρo er resistiviteten ved 20 ° C, og a er temperaturkoefficienten

Temperaturafhængighed

Generelt stiger elektrisk resistivitet af metaller med temperaturen, mens resistiviteten af ​​halvlederne falder med stigende temperatur. I begge tilfælde kan elektron-fonon-interaktioner spille en nøglerolle. Ved høje temperaturer øges metalets modstand lineært med temperaturen. Når temperaturen på et metal reduceres, følger temperaturafhængigheden af ​​resistivitet en strømlovfunktion af temperaturen. Matematisk er temperaturafhængigheden af ​​resistens ρ af et metal angivet med Bloch-Grüneisen-formlen:

hvor er den resterende resistivitet på grund af defektspredning, A er en konstant, der afhænger af elektronernes hastighed ved fermi-overfladen, Debye-radius og antallet af masser af elektroner i metallet. er Debye-temperaturen som opnået fra resistivitetsmålinger og stemmer meget overens med værdierne af Debye-temperatur opnået fra specifikke varmemålinger. n er et heltal, der afhænger af interaktionens art:

  1. n = 5 indebærer, at modstanden skyldes spredning af elektroner med fononer (som for enkle metaller)
  2. n = 3 indebærer, at modstanden skyldes s-d elektronisk spredning (som tilfældet er for overgangsmetaller)
  3. n = 2 indebærer, at modstanden skyldes elektron-elektron-interaktion.

Da temperaturen på metallet reduceres tilstrækkeligt (for at 'fryse' alle fononerne), når resistiviteten normalt en konstant værdi, kendt som restmodstand. Denne værdi afhænger ikke kun af metalltypen, men af ​​dens renhed og termiske historie. Værdien af ​​et metalls restmodstand bestemmes af dets urenhedskoncentration. Nogle materialer mister al elektrisk modstand ved tilstrækkelig lave temperaturer på grund af en effekt kendt som superledningsevne.

En endnu bedre tilnærmelse af temperaturafhængigheden af ​​resistensen af ​​en halvleder er givet ved Steinhart-Hart-ligningen:

hvor EN, B og C er de såkaldte Steinhart-Hart koefficienter.

Denne ligning bruges til at kalibrere termistorer.

I ikke-krystallinske halvledere kan ledning ske ved ladning af kvantetunneling fra et lokalt sted til et andet. Dette er kendt som variabel rækkehopping og har den karakteristiske form for , hvor n = 2,3,4 afhængigt af systemets dimensionalitet.

Kompleks modstand

Når man analyserer materialers respons på skiftende elektriske felter, som det gøres i visse typer tomografi, er det nødvendigt at erstatte resistivitet med en kompleks mængde, der kaldes impedivity (analog med elektrisk impedans). Impedivitet er summen af ​​en reel komponent, resistiviteten og en imaginær komponent, the reaktivitet (analog med reaktans).6

Produkter med modstandsdygtighedstæthed

I nogle applikationer, hvor vægten af ​​en vare er meget vigtig, er produkter med resistivitetstæthed vigtigere end absolut lav modstand. Det er ofte muligt at gøre lederen tykkere og kompensere for en højere modstand. og i dette tilfælde er et produktmateriale med lav resistivitetstæthed (eller tilsvarende et højt lednings- / densitetsforhold) ønskeligt.

Denne viden er nyttig til transmission i lang afstand over hovedledningen. Aluminium bruges snarere end kobber, fordi det er lettere for den samme ledningsevne. Selv om det teoretisk er bedre, bruges calcium sjældent, hvis nogensinde, på grund af dets meget reaktive karakter.

MaterialeResistivitet (nΩ • m) Densitet (g / cm ^ 3) Resistivitet - densitetsprodukt (nΩ • m • g / cm ^ 3) Calcium33.61.5552Aluminum26.502.7072 Kobber16.788.96150Silver15.8710.49166

Se også

  • Elektricitet
  • Elektronik
  • Modstand

Noter

  1. 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 Raymond A. Serway, Principper for fysik, 2. udg. (Fort Worth, TX; London: Saunders College Pub., 1998, ISBN 0030204577), 602.
  2. 2.0 2.1 2.2 2.3 David Griffiths, "Kapitel 7. Elektrodynamik." I Introduktion til elektrodynamik, 3. udgave, redigeret af Alison Reeves (Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1981 1999, ISBN 013805326X), 286.
  3. 3.0 3.1 3.2 Douglas C. Giancoli, Fysik: Principper med applikationer, 4. udg. (London: Prentice Hall, 1995, ISBN 0131021532). Se også tabel over modstand og temperaturkoefficient ved 20 C. Hentet den 25. august 2008.
  4. ↑ Ni, Fe, Cr legering, der ofte bruges i varmeelementer.
  5. 5.0 5.1 5.2 Halvleders resistivitet afhænger stærkt af tilstedeværelsen af ​​urenheder i materialet.
  6. ↑ Otto H. Schmitt, gensidig impedivitetsspektrometri hentet den 25. august 2008.

Referencer

  • Dyos, G. T. og T. Farrell. 1992. Elektrisk modstandshåndbog. IEE Materials & Devices Series, 10. London, UK: Peter Peregrinus, til institutionen af ​​elektriske ingeniører. ISBN 0863412661
  • Giancoli, Douglas. 2007. Fysik for forskere og ingeniører med moderne fysik (Kapitel 1-37), 4. udgave. Mastering Physics Series. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall. ISBN 978-0136139263
  • Plonus, Martin. 2001. Elektronik og kommunikation for forskere og ingeniører. San Diego: Harcourt / Academic Press. ISBN 0125330847
  • Rossiter, Paul L. 1991. Den elektriske modstandsevne for metaller og legeringer. Cambridge Solid State Science Series. Cambridge, UK: Cambridge University Press. ISBN 0521408725
  • Tipler, Paul Allen og Gene Mosca. 2004. Fysik for forskere og ingeniører, bind 2: Elektricitet og magnetisme, lys, moderne fysik, 5. udg. New York: W.H. Freeman. ISBN 0716708108

Eksterne links

Alle links hentet den 28. juli 2019.

  • Resistivity & Mobility Calculator / Graph for Various Doping Concentrations in Silicon Dept. Electrical & Computer Engineering, Brigham Young University.
  • Temperatursensor - termistoren
  • Målinger af overflademodstand og overflademodstand ved hjælp af en koncentrisk ringprobeteknik

Pin
Send
Share
Send