漂移速度漂移运动

热运动和漂移运动

载流子在没有受到任何驱动（即无浓度梯度，也无电场）时，它就进行着无规的热运动。热运动的特点：

①没有方向性；

②不断遭受散射；

③具有一定的热运动能量和热运动速度（vth），在温度T时即满足：(1/2)m*vth2=(3/2)kT，其中m*是载流子有效质量。在室温下，vth≈107cm/s。

在有外电场作用时即发生漂移运动。漂移运动的特点：

①沿着电场的方向运动——定向运动；

②漂移运动是叠加在热运动基础之上的一种定向运动，因此漂移运动的速度——漂移速度必然小于热运动速度；

③在漂移过程中将 不断遭受散射（否则漂移速度将变成

漂移速度和迁移率

若电场强度为E，则由动量平衡关系可以给出平均漂移速度vd为：vd = qtE/m*.

可见，漂移速度与电场成正比，其比例系数就是载流子的所谓迁移率μ：μ= vd/E= qt/m*.

这就是说，载流子迁移率就是单位电场作用下、所产生的平均漂移速度，单位是[cm²/V^-s]。迁移率即表征着载流子在电场作用下加速运动的快慢。

漂移速度与电场的关系

在低电场下，迁移率m为常数，则漂移速度与电场成正比（vd∝E），即欧姆定律成立；但是在强电场下，由于载流子获得很大的动能（大于热能kT），成为了热载流子，就可能把能量转移到晶格上去，即可以产生出光学波声子，而载流子本身的速度就不再升高——达到饱和，即为饱和速度vdsat。注意，饱和速度vdsat接近（但小于）热运动速度；在室温下，即约为107cm/s。

漂移速度-电场关系可以采用许多经验公式来表示，例如：vd=μE/[1 (μE/vdsat)].

可见，在低电场下，漂移速度与电场成正比（vd=μE）；而在强电场时，因为漂移速度不再与电场成正比，所以载流子的迁移率概念即失去了意义，这时应该采用恒定的漂移速度（vd=μE）来表征漂移运动。

当电场较强、使得电子获得较高能量时，即可以从有效质量小的低能谷跃迁到有效质量大的高能谷上面去，并导致漂移速度下降，即产生负电阻。这种转移电子效应所产生的负电阻是Gunn二极管工作的物理基础。

电通常用铜线进行。铜的密度为8.94g / cm³，原子重量为63.546g / mol，因此为140685.5mol / m³。一摩尔的任何元素有6.02×10²³个原子(阿伏伽德罗常数)。 因此，在1m³的铜中，约有8.5×10²⁸个原子（6.02×10²³×140685.5mol / m³）。 铜每原子具有一个自由电子，所以n等于每立方米8.5×10²⁸个电子。

假设电流I = 1安培，直径为2mm（半径= 0.001米）的电线。 该导线的截面积为3.14×10^-6m²（A =π×（0.001m）²）。 一个电子的电荷为q = -1.6×10^-19C。因此可以计算漂移速度：

单位分析：

因此，在该线中，电子以23μm/s的速率流动。 在60Hz交流电流下，这意味着在半个周期内，电子漂移小于0.2μm。 换句话说，流过开关中的接触点的电子将永远不会离开开关。

相比之下，这些电子的费米流速（在室温下可以被认为是没有电流的近似速度）约为1570公里/秒。

用于评估恒定横截面积材料中载流子漂移速度的公式由下式给出：

其中u是电子的漂移速度，j是流过材料的电流密度，n是电荷载流子数密度，q是电荷载流子上的电荷。

在正圆柱载流金属欧姆导体的基本性质上，电荷载体是电子，这个表达式可以重写为：

这里，u是电子的漂移速度，以m⋅s^-1为单位；

m是金属的分子质量，单位为kg；

σ是介质在所考虑的温度下的电导率，单位为S / m；

ΔV是施加在导体上的电压；

ρ是导体的密度（单位体积质量），单位为kg·m^-3；

e是C中的基本电荷；

f是每个原子的自由电子数；

l是导体的长度，单位为m。

漂移速度是由于电场而导致的材料中诸如电子的粒子的平均速度。它也可以称为轴向漂移速度。通常，电子将以费米速度随机地在导体中传播。施加的电场将使该随机运动在一个方向上具有小的净流速。

在半导体中，两个主载流子散射机制是电离杂质散射和晶格散射。

因为电流与漂移速度成比例，电阻材料中的电流又与外部电场的大小成比例，欧姆定律可以用漂移速度来解释。

欧姆定律的最基本表达方式是：

其中u是漂移速度，μ是材料的电子迁移率（单位为m² /（V⋅s）），E为电场（单位V / m）。

漂移电压和有效信号电压无法分辨，严重时，漂移电压甚至把有效信号电压淹没，使放大电路无法正常工作。

主要是温度对三极管的影响。温度的变化会使三极管的静态工作点发生微小而缓慢的变化，这种变化量会被后面的电路逐级放大，最终在输出端产生较大的电压漂移。因此，零点漂移也叫温漂。