КОНТАКТНАЯ РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ

Если составить электрич. цепь из неск. разл. проводников, то К. р. п. между крайними проводниками определяется только их работами выхода и не зависит от промежуточных членов цепи (правило Вольта) К. р. п. может достигать неск. В. Она зависит от строения проводника (его объёмных электронных свойств) и от состояния его поверхности. Поэтому К. р. п можно изменять обработкой поверхностей (покрытия ми, адсорбцией и т. п.), введением примесей (для полупроводников) и сплавлением с др. веществами (в случае металлов).

Электрич. поле К. р. п., создаваемое приконтактным объёмным зарядом, сосредоточено вблизи границы раздела и в зазоре между проводниками. Протяжённость приконтактной области тем меньше, чем больше концентрации электронов проводимости в проводниках: в металлах см, в полупроводниках до см. При контакте полупроводника с металлом практически вся область приконтактного поля локализована в полупроводнике.

Электрич. поле К. р. п. изменяет концентрации свободных носителей заряда (электронов, дырок) в при-контактном слое. Когда концентрация осн. носителей заряда в полупроводниках понижается, приконтактный слой представляет собой область повыш. сопротивления (запирающий слой). Т. к. концентрация носителей и, следовательно, сопротивление контакта изменяются несимметрично в зависимости от знака приложенного напряжения, то контакт двух полупроводников обладает вентильным (выпрямляющим) свойством. С К. р. п. связаны также вентильная фотоэдс, термоэлектричество и ряд др. электронных явлений. На существовании

Лит.: Ландау Л. Д., Л и ф ш и ц Е. М., Электродинамика сплошных сред, 2 изд., М., 1982, p 23; П и к у с Г. Е., Основы теории полупроводниковых приборов, М., 1965.

Полезное

Смотреть что такое «КОНТАКТНАЯ РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ» в других словарях:

Контактная разность потенциалов — это разность потенциалов, возникающая при соприкосновении двух различных проводников, имеющих одинаковую температуру. Содержание 1 Описание 2 Объяснения 3 Опыт Вольты … Википедия

Контактная разность потенциалов — разность электрических потенциалов, возникающая между контактирующими телами в условиях термодинамического равновесия. Наиболее важно понятие К. р. п. для твёрдых проводников (металлов (См. Металлы) и полупроводников (См. Полупроводники)) … Большая советская энциклопедия

КОНТАКТНАЯ РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ — равновесная разность потенциалов между двумя разнородными металлами, полупроводниками или металлом и полупроводником, возникающая в случае их непосредственного (см.) друг с другом при данной температуре. К. р. п. встречается в термопарах,… … Большая политехническая энциклопедия

контактная разность потенциалов — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN contact potential differencework function differencecontact… … Справочник технического переводчика

контактная разность потенциалов — 3.1 контактная разность потенциалов; КРП: Разность потенциалов, возникающая между контактирующими проводниками. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

контактная разность потенциалов — разность электрических потенциалов U, возникающая между двумя контактирующими проводниками в условиях термодинамического равновесия: U = (φ1 φ2)/е, где φ1 и φ2 работы выхода проводников, е заряд электрона. В электрической цепи из нескольких… … Энциклопедический словарь

контактная разность потенциалов — sąlyčio potencialų skirtumas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. contact drop; contact potential difference vok. Kontaktpotentialdifferenz, f rus. контактная разность потенциалов, f pranc. différence de potentiel de contact, f … Fizikos terminų žodynas

КОНТАКТНАЯ РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ — разность электрич. потенциалов U, возникаю щая между двумя контактирующими проводни ками в условиях термодинамич. равновесия U = (ф1 ф2)/е, где ф1 и ф2 работы выхода проводников, е заряд электрона. В электрич цепи из неск. проводников разность… … Естествознание. Энциклопедический словарь

контактная разность потенциалов — Разность работ выхода электрона для двух тел, находящихся в электрическом контакте … Политехнический терминологический толковый словарь

Источник

Контактная разность потенциалов

Если два образца, изготовленные из двух разных металлов, плотно прижать друг к другу, то между ними возникнет контактная разность потенциалов. Итальянский физик, химик и физиолог Алессандро Вольта обнаружил данный феномен в 1797 году, занимаясь изучением электрических свойств металлов.

Вольта установил тогда, что если соединить металлы в цепь в таком порядке: Al, Zn, Sn, Pb, Bi, Hg, Fe, Cu, Ag, Au, Pt, Pd, то каждый следующий металл в полученной цепочке обретет потенциал ниже предыдущего. Кроме того ученый выяснил, что несколько металлов, объединенные таким способом, дадут одну и ту же разность потенциалов между концами образованной цепи, независимо от последовательности расположения данных металлов в этой цепи — это положение известно теперь как закон последовательных контактов Вольта.

Здесь крайне важно понимать, что для точного выполнения закона последовательности контактов необходимо, чтобы вся цепочка металлов находилась при одной и той же температуре.

Для различных пар металлов контактная разность потенциалов будет своей определенной, из диапазона от десятых и сотых долей вольта до единиц вольт.

Чтобы понять причину появления контактной разности потенциалов, удобно воспользоваться моделью свободных электронов.

Пусть оба металла пары находятся при абсолютно нулевой температуре, тогда все уровни энергии, включая границу Ферми, окажутся заполнены электронами. Значение энергии (границы) Ферми связано с концентрацией электронов проводимости в металле следующим соотношением:

Принимая во внимание данное соотношение, приведем в плотный контакт два металла с разными энергиями Ферми, и следовательно с разными концентрациями электронов проводимости.

Допустим для нашего примера, что второй металл имеет большую концентрацию электронов проводимости, и соответственно уровень Ферми у второго металла выше чем у первого.

Тогда при соприкосновении металлов друг с другом начнется диффузия (проникновение из одного металла — в другой) электронов из металла 2 — в металл 1, ведь в металле 2 есть заполненные энергетические уровни, которые находятся выше уровня Ферми первого металла, значит электроны с этих уровней станут заполнять в металле 1 свободные верхние уровни.

Обратное движение электронов в такой ситуации энергетически невозможно, ведь во втором металле все нижележащие уровни энергии уже полностью заполнены. В конце концов металл 2 зарядится положительно, а металл 1 — отрицательно, при этом уровень Ферми первого металла станет выше чем был, а у второго металла — снизится. Изменение это будет таковым:

В результате между контактирующими металлами возникнет разность потенциалов, и соответствующее ей электрическое поле, которое теперь станет препятствовать дальнейшей диффузии электронов.

Ее процесс полностью остановится, когда разность потенциалов достигнет определенной величины, соответствующей равенству уровней Ферми двух металлов, при котором в металле 1 не останется свободных уровней для вновь поступающих электронов из металла 2, а в металле 2 так и не освободятся уровни для возможности миграции электронов из металла 1. Наступит энергетическое равновесие:

Поскольку заряд электрона отрицателен, то будем иметь следующее положение относительно потенциалов:

Хотя изначально мы и приняли температуру металлов равной абсолютному нулю, тем не менее аналогичным образом равновесие будет наступать при любой температуре.

Энергия Ферми при наличии электрического поля будет ни чем иным как химическим потенциалом единственного электрона в электронном газе, отнесенным к заряду этого самого единичного электрона, а так как в условиях равновесия химические потенциалы электронных газов обеих металлов будут равны, то стоит лишь добавить в рассмотрение зависимость химического потенциала от температуры.

Итак, рассмотренная нами разность потенциалов называется внутренней контактной разностью потенциалов и удовлетворяет закону последовательных контактов Вольта.

Давайте оценим данную разность потенциалов, для этого выразим энергии Ферми через концентрации электронов проводимости, после чего подставим численные значения констант:

Таким образом, на базе модели свободных электронов, внутренняя контактная разность потенциалов для металлов имеет порядок величин от сотых долей вольта до единиц вольт.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Контактная разность потенциалов

Полезное

Смотреть что такое «Контактная разность потенциалов» в других словарях:

Контактная разность потенциалов — это разность потенциалов, возникающая при соприкосновении двух различных проводников, имеющих одинаковую температуру. Содержание 1 Описание 2 Объяснения 3 Опыт Вольты … Википедия

КОНТАКТНАЯ РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ — разность потенциалов, возникающая между разными контактирующими проводниками в условиях термодинамич. равновесия. Если два тв. проводника привести в соприкосновение, то между ними происходит обмен эл нами. В результате проводники заряжаются (с… … Физическая энциклопедия

КОНТАКТНАЯ РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ — равновесная разность потенциалов между двумя разнородными металлами, полупроводниками или металлом и полупроводником, возникающая в случае их непосредственного (см.) друг с другом при данной температуре. К. р. п. встречается в термопарах,… … Большая политехническая энциклопедия

контактная разность потенциалов — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN contact potential differencework function differencecontact… … Справочник технического переводчика

контактная разность потенциалов — 3.1 контактная разность потенциалов; КРП: Разность потенциалов, возникающая между контактирующими проводниками. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

контактная разность потенциалов — разность электрических потенциалов U, возникающая между двумя контактирующими проводниками в условиях термодинамического равновесия: U = (φ1 φ2)/е, где φ1 и φ2 работы выхода проводников, е заряд электрона. В электрической цепи из нескольких… … Энциклопедический словарь

контактная разность потенциалов — sąlyčio potencialų skirtumas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. contact drop; contact potential difference vok. Kontaktpotentialdifferenz, f rus. контактная разность потенциалов, f pranc. différence de potentiel de contact, f … Fizikos terminų žodynas

КОНТАКТНАЯ РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ — разность электрич. потенциалов U, возникаю щая между двумя контактирующими проводни ками в условиях термодинамич. равновесия U = (ф1 ф2)/е, где ф1 и ф2 работы выхода проводников, е заряд электрона. В электрич цепи из неск. проводников разность… … Естествознание. Энциклопедический словарь

контактная разность потенциалов — Разность работ выхода электрона для двух тел, находящихся в электрическом контакте … Политехнический терминологический толковый словарь

Источник

Что называют контактной разностью потенциалов

§ 19. Контактная разность потенциалов

Рассмотрим процессы, происходящие при сближении двух металлов, с различными работами выхода А₁ и А₂ до такого расстояния, чтобы между ними мог происходить обмен электронами. Такая ситуация возможна даже в отсутствие непосредственного контакта между металлами, так как в металлах всегда имеется определенное число электронов, способных выйти за пределы границ образца. Подавляющее большинство таких электронов при малых температурах, как мы уже видели, возвращается обратно в образец. Но если металлы сблизить настолько, что возвращающие силы, действующие у поверхности каждого из них, смогут захватить «чужие» электроны, далеко отошедшие от «своего» кристалла, то становится возможным довольно интенсивный обмен электронами между телами.

Рассмотрим процесс образования контактной разности потенциалов на основе зонной теории.

На рисунке 55 показаны уровни Ферми и значения работы выхода для рассматриваемых двух металлов. Преимущественный переход электронов из металла 1 в металл 2 сопровождается изменением их потенциалов и соответствующим смещением энергетических уровней (по внешней шкале). Уровни металла 1, заряжающегося положительно, опускаются, а уровни металла 2, заряжающегося отрицательно, поднимаются. Изменение положения энергетических уровней будет происходить до тех пор, пока условия перехода электронов из одного металла в другой не окажутся одинаковыми. Так, для электронов, находящихся на уровнях Ферми, условие равновесия выражается равенством

где eU_k есть та работа, которую должен совершить электрон, идущий из металла 1 в металл 2, преодолевая контактную разность потенциалов U_k. Равновесное состояние между металлами иллюстрирует рисунок 56.

Рис. 55

Рис. 56

Если до начала перехода электронов из металла 1 в металл 2 (рис. 55) между уровнями Ферми разных металлов имеется некоторое энергетическое расстояние, то после установления статистического равновесия эти уровни оказываются одинаковыми (по внешней энергетической шкале). В этом смысле процесс установления статистического равновесия между коллективами электронов двух металлов, приведенных в контакт, аналогичен установлению одинаковых уровней жидкости в сообщающихся сосудах.

Зная работы выхода А₁ и А₂ для обоих металлов, можно определить контактную разность потенциалов U_k:

Эта величина в зависимости от выбора пары металлов лежит в пределах от десятых долей вольта до нескольких вольт.

Выравнивание уровней Ферми при контакте двух тел является необходимым условием статистического равновесия свободных носителей не только в случае двух металлов, но и при контакте любых тел (полупроводников, диэлектриков).

Электрическое поле, создаваемое контактной разностью потенциалов при сближении металлов, локализуется непосредственно в месте их контакта. Для того чтобы убедиться в этом, оценим количество электронов, которое переходит из одного металла в другой при установлении равновесной контактной разности потенциалов. Предположим, что Так как минимальное расстояние d, на которое можно сблизить два кристалла, не может быть меньше расстояния между атомами в кристаллической решетке, то примем это расстояние равным параметру кристаллической решетки Контактирующие поверхности металлов можно рассматривать как обкладки плоского конденсатора. Напряженность электрического поля в зазоре после установления контактной разности потенциалов U_k определяется формулой

С другой стороны, напряженность поля связана с поверхностной плотностью зарядов σ соотношением

Подставляя числовые значения, получаем:

Именно поэтому контактное электрическое поле оказывается локализованным в контактном зазоре и почти не захватывает объемные области металлов.

Источник

КОНТАКТНАЯ РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ

pазность потенциалов между двумя разл. металлами, ПП или металлом и ПП, возникающая при их непосредств. соприкосновении (контакте). К. р. п. обусловлена двойным электрич. слоем, образующимся в приконтактной области в результате перехода части электронов из тела с меньшей работой выхода в тело с большей работой выхода. При этом изменяется концентрация свободных носителей заряда (электронов и дырок) в приконтактном слое. Условием термодинамич. равновесия является равенство электрохимических потенциалов электронов в контактирующих телах. К. р. п. зависит от материала контактирующих тел и темп-ры. К. р. п. используется в термопарах, термогенераторах, ПП диодах и лр. устройствах.

Смотреть что такое «КОНТАКТНАЯ РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ» в других словарях:

Контактная разность потенциалов — это разность потенциалов, возникающая при соприкосновении двух различных проводников, имеющих одинаковую температуру. Содержание 1 Описание 2 Объяснения 3 Опыт Вольты … Википедия

КОНТАКТНАЯ РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ — разность потенциалов, возникающая между разными контактирующими проводниками в условиях термодинамич. равновесия. Если два тв. проводника привести в соприкосновение, то между ними происходит обмен эл нами. В результате проводники заряжаются (с… … Физическая энциклопедия

Контактная разность потенциалов — разность электрических потенциалов, возникающая между контактирующими телами в условиях термодинамического равновесия. Наиболее важно понятие К. р. п. для твёрдых проводников (металлов (См. Металлы) и полупроводников (См. Полупроводники)) … Большая советская энциклопедия

КОНТАКТНАЯ РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ — равновесная разность потенциалов между двумя разнородными металлами, полупроводниками или металлом и полупроводником, возникающая в случае их непосредственного (см.) друг с другом при данной температуре. К. р. п. встречается в термопарах,… … Большая политехническая энциклопедия

контактная разность потенциалов — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN contact potential differencework function differencecontact… … Справочник технического переводчика

контактная разность потенциалов — 3.1 контактная разность потенциалов; КРП: Разность потенциалов, возникающая между контактирующими проводниками. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

контактная разность потенциалов — разность электрических потенциалов U, возникающая между двумя контактирующими проводниками в условиях термодинамического равновесия: U = (φ1 φ2)/е, где φ1 и φ2 работы выхода проводников, е заряд электрона. В электрической цепи из нескольких… … Энциклопедический словарь

контактная разность потенциалов — sąlyčio potencialų skirtumas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. contact drop; contact potential difference vok. Kontaktpotentialdifferenz, f rus. контактная разность потенциалов, f pranc. différence de potentiel de contact, f … Fizikos terminų žodynas

КОНТАКТНАЯ РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ — разность электрич. потенциалов U, возникаю щая между двумя контактирующими проводни ками в условиях термодинамич. равновесия U = (ф1 ф2)/е, где ф1 и ф2 работы выхода проводников, е заряд электрона. В электрич цепи из неск. проводников разность… … Естествознание. Энциклопедический словарь

контактная разность потенциалов — Разность работ выхода электрона для двух тел, находящихся в электрическом контакте … Политехнический терминологический толковый словарь

Источник