
对此,我们可以更详细地予以解释。在固体物理学的概念中,结晶态固体中的原子或分子是按一定的规律排列在晶格上的。在晶体中,原子并非是静止的,它们总是围绕着其平衡位置在作不断的振动。另一方面,这些原子又通过其间的相互作用力而连系在一起,即它们各自的振动不是彼此独立的。原子之间的相互作用力一般可以很好地近似为d性力。形象地讲,若把原子比作小球的话,整个晶体犹如由许多规则排列的小球构成,而小球之间又彼此由d簧连接起来一般,从而每个原子的振动都要牵动周围的原子,使振动以d性波的形式在晶体中传播。这种振动在理论上可以认为是一系列基本的振动(即简正振动)的叠加。当原子振动的振幅与原子间距的比值很小时(这在一般情况下总是固体中在定量上高度正确的原子运动图象),如果我们在原子振动的势能展开式中只取到平方项的话(这即所谓的简谐近似),那么,这些组成晶体中d性波的各个基本的简正振动就是彼此独立的。换句话说,每一种简正振动模式实际上就是一种具有特定的频率ω、波长λ和一定传播方向的d性波,整个系统也就相当于由一系列相互独立的谐振子构成。在经典理论中,这些谐振子的能量将是连续的,但按照量子力学,它们的能量则必须是量子化的,只能取hω的整数倍,即En=(n+1/2)hω(其中1/2hω为零点能)。这样,相应的能态En就可以认为是由n个能量为hω的“激发量子”相加而成。而这种量子化了的d性波的最小单位就叫声子。声子是一种元激发。
因此,声子用来描述晶格的简谐振动,是固体理论中很重要的一个概念。按照量子力学,物体是由大量的原子构成,每种原子又都含有原子核和电子,因此固体内存在原子核之间的相互作用、电子间的相互作用还有原子核与电子间的相互作用。电子的运动规律可以用密度泛函理论得到,那么原子核的运动规律就用声子来描述。当然这两个理论(密度泛函和声子)都是近似的,因为解析的严格解到目前为止还没有得到。而要严格的按照多体理论来描述这么大量的原子和电子组成的系统,无论解析还是数值模拟都是一个未知数。
声子是简谐近似下的产物,如果振动太剧烈,超过小振动的范围,那么晶格振动就要用非简谐振动理论描述。
声子并不是一个真正的粒子,声子可以产生和消灭,有相互作用的声子数不守恒,声子动量的守恒律也不同于一般的粒子,并且声子不能脱离固体存在。声子只是格波激发的量子,在多体理论中称为集体振荡的元激发或准粒子。
声子发射
英文名称:Aconstic emission,AE
中文名称:声子发射
日本名称:(えいい一),アコースティックエミッション
说明:在材料裂纹的端部,随裂纹的扩展,会发射出各种频率的d性波,它被称之为声发射。用压电变换元件检测此时发出的d性波,可测定有无裂纹以及断裂的开始,断裂源的位置等。
原理:
在极低温度下,半导体的价带是满带(见能带理论),受到热激发后,价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带,空带中存在电子后成为导带,价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位,称为空穴。空穴导电并不是实际运动,而是一种等效。
电子导电时等电量的空穴会沿其反方向运动。它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流,分别称为电子导电和空穴导电。这种由于电子-空穴对的产生而形成的混合型导电称为本征导电。导带中的电子会落入空穴,电子-空穴对消失,称为复合。
复合时释放出的能量变成电磁辐射(发光)或晶格的热振动能量(发热)。在一定温度下,电子- 空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡,此时半导体具有一定的载流子密度,从而具有一定的电阻率。温度升高时,将产生更多的电子- 空穴对,载流子密度增加,电阻率减小。
扩展资料:
半导体的应用
一、在无线电收音机(Radio)及电视机(Television)中,作为“讯号放大器/整流器”用。
二、发展「太阳能(Solar Power)」,也用在「光电池(Solar Cell)」中。
三、半导体可以用来测量温度,测温范围可以达到生产、生活、医疗卫生、科研教学等应用的70%的领域,有较高的准确度和稳定性,分辨率可达0.1℃,甚至达到0.01℃也不是不可能,线性度0.2%,测温范围-100~+300℃,是性价比极高的一种测温元件。
四、半导体致冷器的发展, 它也叫热电致冷器或温差致冷器, 它采用了帕尔贴效应。
参考资料来源:百度百科-半导体
声子就是“晶格振动的简正模能量量子。”英文是phonon。声子会减弱电导,由于声子是格波的能量子,格波的振动就会对载流子的传播产生散射作用,也能够看做声子与载流子的碰撞,必将会增加电阻率,减小电导率欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出
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