这是一个属性导体,定义为漂移速度与施加的比率电场在一个导体中。漂移速度导体中载流子的大小取决于两个因素,一个是通过导体的外加电场强度,另一个是导体的一种特性载流子迁移率。换句话说,对于施加相同的电场,在不同的金属导体上,将存在不同的电子漂移速度。这些电子的漂移速度取决于导体的典型特性电荷载体的移动性。
在金属中,符住算子电子占据的带可能不完全填充,因此在较高的能量下没有禁止的水平。因此,始终存在一个或多个可用的自由电子原子这可以自由地在金属内移动。在拆卸的自由电子没有与其母体原子相关的金属中,通过失去个性,它们在金属晶体中自由移动。
换句话说,没有一种电子可以被认为与任何特定原子相关联,而是以随机方式将每个自由电子移动到原子。这意味着金属可以被视为一个三维紧密的离子阵列,以及群的电子在其内部移动。这一概念被描述为金属内部的电子气体。根据电子气体理论,电子在连续运动中的金属中,并且运动的方向连续地随着与重离子的每个碰撞而变化。两个连续碰撞之间的平均距离被称为平均自由路径。随着金属内电子的运动的方向完全随机化,在给定的时间内不会在任何特定方向上漂移,因此在没有任何外部施加的情况下,金属的平均电流为零。电场。
现在让我们假设ε伏/米的一个电场施加在整块金属上。由于该电场的影响,自由电子将加速。但是由于与离子更重的碰撞,电子的速度不能无限地增加。在每个碰撞时,电子损失其动能,然后由于存在外部电场的存在而恢复其加速度。以这种方式,电子达到了它们的有限稳定漂移速度经过一定的应用电场。让我们假设这个漂移速度为V米/秒。不用说,电子的漂移速度的幅度与所施加的电场ε的强度成正比。
式中,μ是比例常数,这里称为电子迁移率。这个μ通常被称为载流子迁移率在这里,电荷载体是电子。现在,如果稳态漂移速度叠加在电子的随机热运动上,则与施加的方向相反,将存在稳定的电子漂移电场。
这种现象构成了一个电流。电流密度j将被定义为均匀分布的电流通过a导体每单位垂直横截面积导体。
J =电流密度=导体单位面积的电流。更精确地说,电流密度可以定义为通过单位截面面积导体的均匀分布的电流。
如果每立方米的电子浓度为n,
NV =每单位时间每单位时间线的电子交叉的导体的横截面。
因此,单位时间内通过导体单位截面的总电荷为env库仑。这就是导体的电流密度。
再次为导体单位尺寸,横截面积A = 1米2,长度L = 1米,施加电场e = v / l = v / 1 = v(v应用电压在导体)。当前I = J和反抗r =ρ= 1 /σ,其中,ρ是电阻率和σ是电导率的导体。