Drude iletkenlik modeli nedir?

 

            Metallerin iletkenliği ile ilgili bilinen birkaç maddeyi sıralayalım.    

        -Elektrik alanı uygulanmadan  elektronlar   her yönde metal içinde farklı atomlarla(impurity) ve kristalde sıcaklıktan kaynaklanan farklı yapılarla(imperfection) çarpışırlar.
     
         -Elektronların çarpışma sıklığı mean free path(l)
  olarak adlandırılır(iki çarpışma arasındaki ortalama uzaklık).

         -Elektrik alanı uygulandığında elektron bu alanın ters yönünde v(d) hızıyle sürüklenir.

         -Sürüklenme hızı elektronun ortalama normal hızından daha azdır.

         -Örneğin bakırda v(d) ~10-2 cm/s, v ~ 108 cm/s dir.
 
                               Burada       1/2m(e)v
2  = 3/2 k(b)T
         -Sürüklenme hızı uygulanan elektrik alanı,ortalama hız ve 
l cinsinden bulunabilir.

         -Bir elektrona elektrik alanı uygulandığında eE kadar bir kuvvet uygulanır. İvme buradan

                                 a = eE/m olur.
   Bu ivmeyle elektron farklı yönlerde çarpışır ve yönünü değiştirir.Bir sonraki çarpışmaya kadar elektron ortalama olarak ,

                                      al/v kadar hızlanır.     l/v -------> iki çarpışma arasındaki ortalama süre

       -Sürüklenme hızı ise   v(d) = al/v  = eEl/mv  Eğer n birim hacimdeki serbest elektron sayısı  ve  J akım yoğunluğu ise

             v(d) = J/ne = eE
l/mv dir.
        - Bu formulü direnç ile birleştirirsek  ρ =E/J  =  mv/ne
2l  v ve l uygulanan elektrik alanından bağımsız olduğuna göre metallerin ohm kanunua uyduğunu söyleyebiliriz.

                iletkenlik ise σ = 1/ρ = ne2l/mv dir. Mobility,yani sürüklenme hızının uygulanan elektrik alnına oranı ,

                     μ = v(d) / E = el/mv = σ/ne yada σ = ne μ dir.Eğer iletkenlik hem pozitif hem negatif ionlarla oluyorsa,

                    σ = nq(n)μ(n) +pq(p)μ(p)   μ  ----> mobility  ,  q(n),q(p) -------> Taşıyıcı sayıları, n,p -------> birim hacimdeki taşıyıcı  miktarıdır 

                  

Önceki sayfa      Sonraki sayfa