Высокочастотная проводимость
Высокочасто́тная проводи́мость, характеристика металлов и полупроводников, посредством которой задаётся линейная связь между плотностью тока и напряжённостью приложенного переменного электрического поля частоты :
Это выражение является обобщением закона Ома и справедливо, когда эффективная длина свободного пробега носителей заряда (например, электронов) ограничена: , где – характерный размер, на котором изменяется поле . В изотропных средах высокочастотная проводимость определяется (по порядку величины) соотношением:
где – плазменная частота электронов, – их концентрация, – эффективная масса электрона, – его заряд, – время между столкновениями электронов. При выполнении условия (1) описание высокочастотной проводимости возможно путём введения т. н. эффективной диэлектрической проницаемости, учитывающей вклад электронов: где – диэлектрическая проницаемость ионной решётки. В электронных проводниках, в отличие от диэлектриков, зависимость от частоты (временна́я дисперсия ) 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 временну́ю 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 электромагнитной волны в тонком слое вблизи поверхности проводника (см. Скин-эффект).
При наложении постоянного магнитного поля высокочастотная проводимость существенно изменяется: например, даже в случае изотропного проводника появляются недиагональные холловские компоненты (см. Эффект Холла). В сильных магнитных полях высокочастотная проводимость металлов и вырожденных полупроводников возникают квантовые осцилляции.
Знание высокочастотной проводимости позволяет вычислить распределение электрического поля в проводнике, а также поверхностный импеданс, характеризующий амплитуду и фазу отражаемой проводником волны.