Каким образом тепловое возбуждение влияет на проводимость материала?

Тепловое возбуждение оказывает влияние на проводимость материала через два основных механизма: увеличение тепловой энергии и влияние на свободные электроны.

Во-первых, с увеличением температуры материала возрастает тепловая энергия его атомов или молекул. Это приводит к более интенсивным тепловым колебаниям и увеличению скорости движения частиц. В результате увеличивается вероятность столкновений между свободными электронами и атомами (или ионами) материала. Эти столкновения приводят к рассеянию электронов и увеличению сопротивления материала, что, в свою очередь, уменьшает проводимость.

Во-вторых, тепловое возбуждение может влиять на количество свободных электронов в материале. Некоторые материалы, такие как полупроводники, могут иметь энергетическую зону запрещенных значений энергии, в которой электроны не могут свободно передвигаться. При повышении температуры некоторые электроны могут получить достаточно энергии, чтобы перейти из валентной зоны (зона с заполненными электронами) в зону проводимости (зона с разрешенными электронами). Это приводит к увеличению количества свободных электронов и улучшению проводимости материала.

Однако стоит отметить, что в разных материалах влияние теплового возбуждения на проводимость может быть разным. Например, в металлах, где проводимость основана на наличии свободных электронов в зоне проводимости, повышение температуры обычно приводит к увеличению сопротивления и ухудшению проводимости. В полупроводниках же, повышение температуры может улучшить проводимость за счет увеличения числа свободных электронов в зоне проводимости.

Таким образом, тепловое возбуждение оказывает сложное влияние на проводимость материала через изменение движения свободных электронов и энергетическую структуру материала.