Poole–Frenkel-hatás
A szilárdtestfizikában Poole–Frenkel-hatásnak nevezik azt a jelenséget, amely során egy elektromos szigetelő anyagban elektromos vezetés alakulhat ki egy külső elektromos tér hatására.[1]
A jelenség Horace Poole ír és Jakov Iljics Frenkel szovjet fizikusok nevét viseli. Az összefüggést először Frenkel közölte 1938-ban.[2]
Értelmezése
A szigetelőkben a töltéshordozók jellemzően lokalizált pályán mozognak, egy-egy atom vagy molekula környezetéből nem távolodnak el, emiatt nem lép fel makroszkopikus áram. Azonban a szilárdtestekben a termikus gerjesztés hatására az elektronok energiája kissé fluktuál, így az elektronok egy kis hányada a vezetési sávba léphet. A felgerjedt elektron a vezetévi sávban delokalizált pályára kerül, az anyagban makroszkopikusan is elmozdulhat, majd relaxáció következtében energiáját leadva ismét lokális pályára jut.
A Poole–Frenkel-hatás azt fejezi ki, hogy ezt a mechanizmust erős külső elektromos tér hogyan segíti, azaz az elektromos tér által átadott energia és a termikus fluktuáció során nyert energia miképpen tudja együtt megnövelni a vezetési sávba ugrást.
A fentiek együttes hatásából következő áramsűrűség az alábbi empirikus összefüggéssel írható le:[1][3]
,
ahol az áramsűrűség a szigetelőben, az elektromos térerősség, az elemi töltés, a külső tér nélkül mérhető feszültséggát, amit az elektronnak át kell ugrania, az anyag elektromos permittivitása, a Boltzmann-állandó, pedig a hőmérséklet.
Jegyzetek
Fordítás
Források
Tananyagok, ismeretterjesztő weblapok
Szakkönyvek
- ↑ 1,0 1,1 Sablon:Cite book
- ↑ J. Frenkel, "On pre-breakdown phenomena in insulators and electronic semi-conductors", Phys. Rev., vol. 54, pp. 647-648, 1938. Frenkel a nevezett írásában utal egy bizonyos empirikus összefüggésre, mint Poole-törvénye.
- ↑ Rottländer et al., Phys. Rev. B 65, 054422 (2002)