Контакт между двумя металлами

При формировании контакта между металлами между ними возникает разность потенциалов. Это обусловлено разными работами выхода электронов из металла. Работы выхода электронов из различных металлов при отсутствии контакта между ними показаны на рисунке 1.

Зоны проводимости металлов при отсутствии контакта между ними
Рисунок 1. Работы выхода электронов из металлов при отсутствии контакта между ними

При сваривании этих металлов между собой или при прикосновении их поверхности, например, при скручивании проволоки, изготовленной из этих металлов, электроны переходят из металла с большим уровнем Ферми в металл с меньшим уровнем. В результате один металл заряжается положительно, а второй отрицательно. Этот процесс показан на рисунке 2.

Энергетическая диаграмма двух металлов при их контакте
Рисунок 2. Процесс возникновения разности потенциалов между двумя металлами.

Контактная разность потенциалов между металлами будет зависеть от потенциалов металлов. Стандартные потенциалы металлов приведены в таблице 1.

Табл. 1. Стандартные потенциалы металлов
Металл Стандартный потенциал, В
Li (Литий) −3,04
K (Калий) −2,92
Ca (Кальций) −2,87
Na (Натрий) −2,71
Mg (Магний) −2,37
Al (Алюминий) −1,66
Mn (Марганец) −1,18
Zn (Цинк) −0,76
Cr (Хром) −0,74
Fe (Железо) −0,43
Co (Кобальт) −0,277
Ni (Никель) −0,25
Sn (Олово) −0,136
Pb (Свинец) −0,126
Cu (Медь) +0,337
Ag (Серебро) +0,8
Hg (Ртуть) +0,85
Pt (Платина) +1,19
Au (Золото) +1,5

Появление контактной разности потенциалов между металлами приводит к различным явлениям. Это такие явления, как электрохимическая коррозия материалов на открытом воздухе, создание электрохимических источников тока, возможность создания термопар (как источников электроэнергии или датчиков температуры). При этом протекание тока возможно только если термопару нагреть выше температуры окружающей среды. Это связано с тем, что значение контактной разности потенциалов зависит температуры контакта. Физику этого процесса достаточно просто понять из следующего видео:

При протекании тока от внешнего источника напряжения через контакты металлов возникает эффект Пельтье. Он заключается в том, что в зависимости от направления протекания тока контакт будет либо дополнительно разогреваться, либо охлаждаться протекающим током.

Дата последнего обновления файла 1.04.2021


Понравился материал? Поделись с друзьями!


Литература:

  1. Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника. Под редакцией Федорова Н. Д. — М.: Радио и связь, 1998. — 560 с.
  2. Электронные приборы. Под редакцией Шишкина Г.Г. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 496 с.
  3. Батушев В. А. Электронные приборы. — М.: Высшая школа, 1980. — 383 с.
  4. Савиных В. Л. Физические основы электроники. Учебное пособие. — Новосибирск.: СибГУТИ, 2003. — 77 с.
  5. Леонов В.П. Введение в физику и технологию элементной базы ЭВМ и компьютеров: Учебное пособие. — Томск: Изд-во НТЛ, 2008. — 264 с.
  6. Глазачев А. В. Петрович В. П. Физические основы электроники. Конспект лекций — Томск: Томский политехнический университет, 2015. — 224 с.
  7. Божков В.Г. Контакты металл–полупроводник: физика и модели. — Томск: Издательский Дом Томского государственного университета, 2016. — 528 с.
  8. ГОСТ 9.005-72 Допустимые и недопустимые контакты с металлами и неметаллами

Вместе со статьей "Контакт между металлом и полупроводником" читают:

Полупроводники с электронной проводимостью
https://digteh.ru/foe/nsemicond/

Полупроводники с дырочной проводимостью
https://digteh.ru/foe/psemicond/

Дрейфовый ток
https://digteh.ru/foe/dreif_i/

Диффузионный ток
https://digteh.ru/foe/diffuz_i/




Автор Микушин А. В. All rights reserved. 2001 ... 2020

Предыдущие версии сайта:
http://neic.nsk.su/~mavr
http://digital.sibsutis.ru/

Поиск по сайту сервисом Яндекс
Поиск по сайту сервисом ГУГЛ
Об авторе:
к.т.н., доц., Александр Владимирович Микушин

Кандидат технических наук, доцент кафедры САПР СибГУТИ. Выпускник факультета радиосвязи и радиовещания (1982) Новосибирского электротехнического института связи (НЭИС).

А.В.Микушин длительное время проработал ведущим инженером в научно исследовательском секторе НЭИС, конструкторско технологическом центре "Сигнал", Научно производственной фирме "Булат". В процессе этой деятельности он внёс вклад в разработку систем радионавигации, радиосвязи и транкинговой связи.

Научные исследования внедрены в аппаратуре радинавигационной системы Loran-C, комплексов мобильной и транкинговой связи "Сигнал-201", авиационной системы передачи данных "Орлан-СТД", отечественном развитии системы SmarTrunkII и радиостанций специального назначения.

А.В.Микушин является автором более 96 научных и научно-методических работ, в том числе 20 книг.

Top.Mail.Ru


Яндекс.Метрика