высокочастотная проводимость

ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ПРОВОДИМОСТЬ -характеристика проводников (металлов, полупроводников и др.), посредством к-рой задается линейная связь между плотностью тока j и напряженностью приложенного перем. электрич. поля частоты

Выражение (1) естеств. образом обобщает Ома закон .Оно справедливо в локальном пределе, когда т. н. эффективная длина i_эф свободного пробега носителей заряда (для определенности электронов) ограничена:

Здесь - характерный размер, на к-ром изменяется поле , - длина свободного пробега электрона, - ср. скорость электронов (в металлах и вырожденных полупроводниках 10⁷-10⁸ см/с, в обычных полупроводниках скорость теплового движения), - время между столкновениями (время релаксации) электронов. Обычно лежит в пределах 10^-9- 10^-13 с и зависит от темп-ры и чистоты проводника и, кроме того, может изменяться с частотой.

В изотропных средах В. п. определяется (по порядку величины) соотношением:

Здесь - плазменная частота электронов, п - их концентрация, m*- эффективная масса электрона, е - его заряд. В анизотропных средах - тензор. При выполнении условия (2) описание В. п. возможно путём введения т. н. эффективной диэлектрич. проницаемости, учитывающей вклад электронов:

где - диэлектрич. проницаемость ионной решётки. Зависимость от частоты (временная дисперсия ) в электронных проводниках, в отличие от диэлектриков, проявляется, начиная с низких частот. Это - следствие наличия свободных носителей заряда, способных изменять свою энергию на сколь угодно малую величину. Роль характерной частоты, определяющей временную дисперсию, при низких частотах играет частота столкновений электронов , при высоких - плазменная частота. При вклад электронов проводимости в мал и различие между проводником и диэлектриком исчезает.

При ток проводимости обусловливает быстрое затухание эл.- магн. волны в тонком слое толщиной вблизи поверхности проводника (см. Скин-эффект ).Если при этом оказывается, что , то проводимость становится нелокальной: ток определяется значениями поля в области с размерами порядка . В этом случае необходим учет дисперсии пространственной, вследствие к-рой В. п. зависит от квазиимпульса, определяя связь между пространств. Фурье-компонентами плотности тока j и электрич. поля E. Учёт пространств. дисперсии необходим при низких темп-pax, когда длина свободного пробега становится достаточно большой.

При наложении пост. магн. поля H В. п. претерпевает существенные изменения: в даже в случае изотропного проводника появляются недиагональные холловские компоненты (см. Холла эффект; )кроме того, временная дисперсия определяется также и значением циклотронной частоты . Последнее играет особенно важную роль при , приводя к появлению циклотронного резонанса слабозатухающих волн - геликонов, магнитоплазменных (магнитогидродинамических), циклотронных и доплеронов, а также размерных эффектов в магн. поле.

T. к. поле и ток в проводниках сосредоточены вблизи поверхности, то существующие в магн. поле магнитные поверхностные уровни приводят к резонансным особенностям в относительно слабых полях, когда . В сильных магн. полях, удовлетворяющих условию , в В. п. металлов и вырожденных полупроводниках проявляются квантовые осцилляции. Наличие у проводника магн. свойств (парамагнетизма, ферромагнетизма, антиферромагнетизма) отражается на В. п. благодаря зависимости его магн. восприимчивости от .

Знание В. п. позволяет вычислить распределение электрич. поля в проводнике, поверхностный импеданс, характеризующий амплитуду и фазу отражаемой проводником волны, и коэф. прохождения волны через образцы ограниченных размеров (см. Импеданс).

Лит.: Ландау Л. Д., Лифшиц E. M., Электродинамика сплошных сред, 2 изд., M., 1982; Абрикосов А. А., Введение в теорию нормальных металлов, M., 1972; Ашкрофт H., Мермин Н., Физика твердого тела, пер. с англ., M., 1979; Walsh W. M., Resonances hoth temporal and spatial, в кн. Solid state physics. The Simon Fraser university lectures, v. 1, N.Y., 1968, p. 127. В. С. Эдельман.

   <<      Предметный указатель      >>