什麼是有效質量有效質量的物理意義

2021-03-06 22:37:27 字數 5104 閱讀 9907

1樓:嫦娥z號

它的準確名字叫速度阻抗和加速度阻抗!

阻抗(impedance)

在具有電阻、電感和電容的電路里,對交流電所起的阻礙作用叫做阻抗。阻抗常用z表示。阻抗由電阻、感抗和容抗三者組成,但不是三者簡單相加。

阻抗的單位是歐。在直流電中,物體對電流阻礙的作用叫做電阻,世界上所有的物質都有電阻,只是電阻值的大小差異而已。電阻很小的物質稱作良導體,如金屬等;電阻極大的物質稱作絕緣體,如木頭和塑料等。

還有一種介於兩者之間的導體叫做半導體,而超導體則是一種電阻值幾近於零的物質。但是在交流電的領域中則除了電阻會阻礙電流以外,電容及電感也會阻礙電流的流動,這種作用就稱之為電抗,意即抵抗電流的作用。電容及電感的電抗分別稱作電容抗及電感抗,簡稱容抗及感抗。

它們的計量單位與電阻一樣是歐姆,而其值的大小則和交流電的頻率有關係,頻率愈高則容抗愈小感抗愈大,頻率愈低則容抗愈大而感抗愈小。此外電容抗和電感抗還有相位角度的問題,具有向量上的關係式,因此才會說:阻抗是電阻與電抗在向量上的和。

對於一個具體電路,阻抗不是不變的,而是隨著頻率變化而變化。在電阻、電感和電容串聯電路中,電路的阻抗一般來說比電阻大。也就是阻抗減小到最小值。

在電感和電容並聯電路中,諧振的時候阻抗增加到最大值,這和串聯電路相反。

2樓:匿名使用者

有效質量很多出現在二體運動中.分析一個電子和一個原子核之間的運動,除去質心的

運動,還有環繞質心的運動.這樣相對運動中出現的了一個摺合質量m1*m2/(m1+m2),由於原子核的質量比電子質量大很多,這樣算下來,基本上還是等於電子的質量,其他地方還有許多有效質量,看去的模型不同會有不同的意義.以上說的是一個比較常見的有效質量

有效質量的物理意義

3樓:阿亮臉色煞白

有效質量並不代表真正的質量,而是代表能帶中電子受外力時,外力與加速度的一個比例係數(在準經典近似中,晶體電子在外力f*作用下具有加速度a*,所以參照牛頓第二定律定義的m*=f*/a*稱作慣性質量)。

定義:負的有效質量說明晶格對電子作負功,即電子要供給晶格能量,而且電子供給晶格的能量大於外場對電子作功。 有效質量概括了半導體內部勢場的作用,使得在解決半導體中電子在外力作用下的運動規律時,可以不涉及內部勢場的作用。

概念:將晶體中電子的加速度與外加的作用力聯絡起來,並且包含了晶體中的內力作用效果。

公式表示:

ft=mv′-mv0一般認為作用後的瞬間v′近似零故上述公式可簡化為ft=-mv0(公式中的負號表示f、v0反向)

iv稱為有效質量.如果移動中不受阻力則所有質點將完全偏聚在表面.由於金屬液體存在粘度於是第二相質點不可避免地受到移動阻力f

補充說明:

(1)因為在一般的載流子輸運問題中,可以把晶體電子(或空穴)看成是具有動量p= ħk(k是晶體電子的準動量)和能量e = p2/ 2m* 的粒子(量子波包),即認為晶體電子是帶有質量m*的自由粒子,m*就是晶體電子的有效質量。這就是所謂準經典近似,即把晶體電子看作為具有一定有效質量的經典粒子(能量與動量的平方成正比)。但是,終究有效質量是一個量子概念,所以有效質量不同於慣性質量,它反映了晶體週期性勢場的作用(則可正可負,並可大於或小於慣性質量)。

有效質量的大小與電子所處的狀態k有關,也與能帶結構有關(能帶越寬,有效質量越小);並且有效質量只有在能帶極值附近才有意義,在能帶底附近取正值,在能帶頂附近取負值。

(2)對於立方晶體,為了讓電導率是一個標量,可引入所謂電導率有效質量;例如si,導帶電子的電導率有效質量m**與導帶底的橫向有效質量mt*和縱向有效質量ml*的關係為m** = 3ml*mt*/(2ml*+mt*),價帶空穴的電導率有效質量mcp與重空穴有效質量mph*和輕空穴有效質量mpl*的關係為mcp = ( mph*3/2+ mpl*3/2 ) / ( mph*1/2 + mpl*1/2 ) ≈ mph*。

(3)此外,為了方便討論導帶底不在brillouin區中心的半導體(如si)中載流子的能態密度函式,還引入了所謂狀態密度有效質量。這種半導體的導帶底等能面是旋轉橢球面,則其中電子的有效質量不是一個分量(有一個縱向有效質量ml*和兩個橫向有效質量mt*);這種非球形導帶底的能態密度分佈函式比較複雜,但是如果把電子有效質量代換為所謂態密度有效質量mdn* =(ml* mt* mt*)1/3,則可以認為它的能態密度分佈函式與球形等能面的一樣。

對於有s個等價導帶底(能谷)的情況,電子的態密度有效質量應該更改為mdn* =(s2 ml* mt* mt*)1/3。對si,s=6, mdn*=1.08m0,mdp*=0.

59m0;對ge,s=4,mdn*=0.56m0,mdp*=0.37m0,;對gaas,等能面是球面,s=1,mdn* =m*。

類似地,對於價帶頂附近的情況,可同樣求得相同形式的能態密度分佈函式,並且空穴的狀態密度有效質量為mdp* = [ (mpl*)3/2 + (mph*)3/2 ]2/3。

有效質量可以通過所謂迴旋共振實驗來直接進行測量。因為當半導體處在恆定外磁場b中時,其中的載流子將作螺旋運動,迴旋頻率為ωc = q b / mn*,所以只要測量出迴旋頻率,即可得到有效質量mn*;實驗上,還在半導體上再加一個交變電磁場[頻率為微波~紅外光],當交變電磁場的頻率等於迴旋頻率時即發生共振吸收,則測量出此共振頻率即可。

4樓:匿名使用者

有效質量是物體的等效質量,它概括了半導體內部週期性勢場作用。使得在解決半導體中電子在外力作用下的規律時,可以不涉及內部勢場的作用。並且有效質量可以由試驗確定,可以很方便地解決電子的運動規律。

引入有效質量的用處:使討論晶體電子運動時,問題變得很簡單,否則幾乎不可能。

5樓:爻無殤

類似於慣性質量的倒數作用,但它一般是一個張量,其倒數稱為有效質量

電子的有效質量及其意義是什麼?

6樓:匿名使用者

有效質量復

並不代表真正的質制量,而是代表能帶中電子受外力時,外力與加速度的一個比例係數(在準經典近似中,晶體電子在外力f*作用下具有加速度a*,所以參照牛頓第二定律定義的m*=f*/a*稱作慣性質量)。負的有效質量說明晶格對電子作負功,即電子要供給晶格能量,而且電子供給晶格的能量大於外場對電子作功。 (有效質量概括了半導體內部勢場的作用,使得在解決半導體中電子在外力作用下的運動規律時,可以不涉及內部勢場的作用。)

半導體中有效質量的性質是什麼?

7樓:匿名使用者

類似於物體質量,主要用來表徵電子或空穴運動的加速度相關

有效質量為什麼有正負之分啊?

8樓:匿名使用者

有效質量

不是電子的真正慣性質量,在能帶底部為正,在能帶頂部為負,其原因回可參見>http://blog.163.

***/xmx028@126/」中的有關說明。

有效質量係數為什麼會小於90%?

9樓:小甜甜愛亮亮

有效質量不足,一般是因為產生了區域性振動。

你可以看看「結構空間振動簡圖」,每個振型都看一下(不要侷限於前三個振型),找出區域性振動的部位。我估計應該就是和你加的夾層樑有關。看看是否有輸入錯誤的構件吧(比如鉸接點錯啊,節點沒搭到啊,樑標高不對啊)

另外,你這種演算法是錯誤的。

在一層地面位置只做了樑而沒有板,而樓板的平面內剛度非常大(一般認為無窮大,即剛性板),所以這個標高並不能真正形成一個樓層,更不能作為嵌固端。

根據工程經驗和一些專家的理論,解決的辦法是把一層地面做成剛性地坪,也就是雙層雙向配筋的鋼筋混凝土地坪,並且和周圍的地樑錨固(地樑也需要有一定剛度)。即使這樣做,也不建議考慮錨固,而是將之作為一層進行計算。當然,可以根據地質情況考慮土的約束比(m值)。

這樣應該能解決你的問題。

一階振型自振頻率最小(週期最長),二階,三階....振型的自振頻率逐漸增大. **力大小和地面加速度大小成正比,週期越長加速度越小,**力也越小。

自振振型曲線是在結構某一階特徵週期下算得的各個質點相對位移(模態向量)的圖形示意.在形狀上如實反映實際結構在該週期下的振動形態.振型零點是指在該振型下結構的位移反應為0。

振型越高,週期越短,**力越大,但由於我們**反應是各振型的迭代,高振型的振型參與係數小。 特別是對規則的建築物,由於高振型的參與係數小,一般忽略高振型的影響。

振型的有效質量:這個概念只對於串連剛片系模型有效(即基於剛性樓板假定的,不適用於一般結構。)。

某一振型的某一方向的有效質量為各個質點質量與該質點在該一振型中相應方向對應座標乘積之和的平方。一個振型有三個方向的有效質量,而且所有振型平動方向的有效質量之和等於各個質點的的質量之和,轉動方向的有效質量之和等於各個質點的轉動慣量之和。

有效質量係數:如果計算時只取了幾個振型,那麼這幾個振型的有效質量之和與總質量之比即為有效質量係數。這個概念是由wilson e.

l. 教授提出的,用於判斷參與振型數足夠與否,並將其用於etabs程式。

振型參與質量:某一振型的主質量(或者說該模態質量)乘以該振型的振型參與係數的平方,即為該振型的振型參與質量。

振型參與質量係數:由於有效質量係數只適用於剛性樓板假設,現在不少結構因其複雜性需要考慮樓板的彈性變形,因此需要一種更為一般的方法,不但能夠適用於剛性樓板,也應該能夠適用於彈性樓板。出於這個目的,我們從結構變形能的角度對此問題進行了研究,提出了一個通用方法來計算各**方向的有效質量係數即振型參與質量係數,規範即是通過控制有效質量振型參與質量係數的大小來決定所取的振型數是否足夠。

(見高規(5.1.13)、抗規(5.

2.2)條文說明)。這個概念不僅對糖葫蘆串模型有效。

一個結構所有振型的振型參與質量之和等於各個質點的質量之和。如果計算時只取了幾個振型,那麼這幾個振型的振型參與質量之和與總質量之比即為振型參與質量係數。

由此可見,有效質量係數與振型參與質量係數概念不同,但都可以用來確定振型疊加法所需的振型數。

我們注意到:etabs6.1中,只有有效質量係數(effective mass ratio)的概念,而到了etabs7.

0以後,則出現了振型質量參與係數(modal participating mass ratio),可見,振型參與質量係數是有效質量係數的進一步發展,有效質量係數只適用於串連剛片系模型,分別有x方向 、y方向、rz方向的有效質量係數。振型參與質量係數則分別有x、y、z、rx、ry、rz六個方向的振型參與質量係數。

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