Контактные явления

При соприкосновении двух разнородных металлов между ними возникает разность потенциалов. Согласно квантовой теории основной причиной появления разности потенциалов на контакте является различная энергия Ферми у сопрягаемых металлов. Так как кинетическая энергия электронов, находящихся на уровне Ферми, в различных металлах различна, то при контактировании материалов возникает переход электронов из области с большим значением энергии в область, где эта энергия меньше, т. е. если энергия Ферми у металла А больше, чем у металла В, то из металла А электроны будут переходить в металл В. Фактически переход электронов из металла А в металл В означает переход электронов в данной системе на более низкие энергетические уровни. В результате этого металл А заряжается положительно, а металл В отрицательно, т. е. между ними возникает разность потенциалов, препятствующая дальнейшему переходу носителей заряда. И когда работа электрона по преодолению сил возникшего электрического поля станет равной разности энергии электронов уровней Ферми, наступит равновесие. Таким образом, внутренняя контактная разность потенциалов определяется разностью энергий Ферми для различных металлов. Так как скорости хаотического движения электронов весьма велики, равновесие установится очень быстро – за время τ = 10^–10 с. Очевидно, что в условиях равновесия уровень Ферми в обоих металлах будет одинаковым. Так как энергия Ферми в металлах имеет значение порядка нескольких электронвольт, то контактная разность потенциалов между двумя металлами может составлять десятые доли вольта. Очевидно, что при конструировании элементов радиоэлектронной аппаратуры эту разность потенциалов необходимо учитывать.