ВЫСОКОЧАСТО́ТНАЯ ПРОВОДИ́МОСТЬ

ВЫСОКОЧАСТО́ТНАЯ ПРОВО­ДИ́МОСТЬ, ха­рак­те­ри­сти­ка $σ(ω)$ ме­тал­лов и по­лу­про­вод­ни­ков, по­сред­ст­вом ко­то­рой за­да­ёт­ся ли­ней­ная связь ме­ж­ду плот­ностью то­ка $j $ и на­пря­жён­но­стью $E $ при­ложен­но­го пе­ре­мен­но­го элек­трич. по­ля час­то­ты $ω$:$$j(\omega)=\sigma(\omega)\cdot E(\omega).$$

Это вы­ра­же­ние яв­ля­ет­ся обоб­ще­ни­ем Ома за­ко­на и спра­вед­ли­во, ко­гда эф­фек­тив­ная дли­на сво­бод­но­го про­бе­га $l_{эфф}$ но­си­те­лей за­ря­да (напр., элек­тро­нов) ог­ра­ни­че­на: $l_{эфф}$ ≪ $δ$ , где $δ$  – ха­рак­тер­ный раз­мер, на ко­то­ром из­ме­ня­ет­ся по­ле $E$. В изо­троп­ных сре­дах В. п. оп­ре­де­ля­ет­ся (по по­ряд­ку ве­ли­чи­ны) со­от­но­ше­ни­ем:$$\sigma(\omega)\sim\frac{\omega_{пл}^2}{4\pi}\cdot\frac{\tau}{1-i\omega\tau},\tag 1$$где $ω_{пл}= (4πne^2/m^*)^{1/2}$ – плаз­мен­ная час­то­та элек­тро­нов, $n$ – их кон­цен­тра­ция, $m^*$ – эф­фек­тив­ная мас­са элек­тро­на, $e$ – его за­ряд, $τ$ – вре­мя ме­ж­ду столк­но­ве­ния­ми элек­тро­нов. При вы­пол­не­нии ус­ло­вия (1) опи­са­ние В. п. воз­мож­но пу­тём вве­де­ния т. н. эф­фек­тив­ной ди­элек­трич. про­ни­цае­мо­сти, учи­ты­ваю­щей вклад элек­тро­нов:$$ε_{эфф}=ε+4πiσ(ω)/ω,$$где $ε$ – ди­элек­трич. про­ни­цае­мость ион­ной ре­шёт­ки. В элек­трон­ных про­вод­никах, в от­ли­чие от ди­элек­три­ков, за­виси­мость $ε_{эфф}$ от час­то­ты (вре­менна́я диспер­сия $ε_{эфф}$) 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 $ν=1/τ$, при вы­со­ких – плаз­мен­ная час­то­та. При $ω≫ω_{пл}$ вклад элек­тро­нов про­во­ди­мо­сти в $ε_{эфф}$ мал и раз­ли­чие ме­ж­ду про­вод­ни­ком и ди­элек­три­ком ис­чеза­ет. При $ω≪ω_{пл}$ ток про­во­ди­мо­сти обу­слов­ли­ва­ет бы­строе за­ту­ха­ние элек­тро­маг­нит­ной вол­ны в тон­ком слое вбли­зи по­верх­но­сти про­вод­ни­ка (см. Скин-эф­фект).

При на­ло­же­нии по­сто­ян­но­го маг­нит­но­го по­ля В. п. су­ще­ст­вен­но из­ме­ня­ет­ся: напр., да­же в слу­чае изо­троп­но­го про­вод­ни­ка по­яв­ля­ют­ся не­диа­го­наль­ные хол­лов­ские ком­по­нен­ты (см. Хол­ла эф­фект). В силь­ных маг­нит­ных по­лях в В. п. ме­тал­лов и вы­рож­ден­ных по­лу­про­вод­ни­ков воз­ни­ка­ют кван­то­вые ос­цил­ля­ции.

Зна­ние В. п. по­зво­ля­ет вы­чис­лить рас­пре­де­ле­ние элек­трич. по­ля в про­вод­ни­ке, а так­же по­верх­но­ст­ный им­пе­данс, ха­рак­те­ри­зую­щий ам­пли­ту­ду и фа­зу от­ра­жае­мой про­вод­ни­ком вол­ны.