Высокочастотная проводимость
ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ПРОВОДИМОСТЬ, характеристика σ(ω) металлов и полупроводников, посредством которой задаётся линейная связь между плотностью тока j и напряжённостью Е приложенного переменного электрического поля частоты ω:
Это выражение является обобщением Ома закона и справедливо, когда эффективная длина свободного пробега lэфф носителей заряда (например, электронов) ограничена: lэфф << δ, где δ - характерный размер, на котором изменяется поле Е. В изотропных средах высокочастотная проводимость определяется (по порядку величины) соотношением:
где ωПЛ = (4πnе2/m*)1/2 - плазменная частота электронов, n - их концентрация, m* - эффективная масса электрона, е - его заряд, τ - время между столкновениями электронов. При выполнении условия (1) описание высокочастотной проводимости возможно путём введения так называемой эффективной диэлектрической проницаемости, учитывающей вклад электронов:
Реклама
где ε - диэлектрическая проницаемость ионной решётки. В электронных проводниках, в отличие от диэлектриков, зависимость εэфф от частоты (временная дисперсия εэфф) проявляется, начиная с низких частот, что является следствием 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 ν= l/τ, при высоких - плазменная частота. При ω >> ωпл вклад электронов проводимости в εэфф мал и различие между проводником и диэлектриком исчезает. При ω << ωпл ток проводимости обусловливает быстрое затухание электромагнитной волны в тонком слое вблизи поверхности проводника (смотри Скин-эффект).
При наложении постоянного магнитного поля высокочастотная проводимость существенно изменяется: например, даже в случае изотропного проводника появляются недиагональные холловские компоненты (смотри Холла эффект). В сильных магнитных полях в высокочастотной проводимости металлов и вырожденных полупроводниках возникают квантовые осцилляции.
Знание высокочастотной проводимости позволяет вычислить распределение электрического поля в проводнике, а также поверхностный импеданс, характеризующий амплитуду и фазу отражаемой проводником волны.
Лит.: Абрикосов А. А. Введение в теорию нормальных металлов. М., 1972; Ландау Л. Д., Лившиц Е. М. Электродинамика сплошных сред. 2-е изд. М., 1982.
В. С. Эдельман.