Ruchliwość nośników
Ruchliwość nośników to wielkość opisująca związek między prędkością dryfu elektronów, jonów lub innych nośników ładunku a zewnętrznym polem elektrycznym. W przypadku ciał stałych ruchliwość zależy od temperatury.
Definicja i jednostka
Ruchliwość definiuje się jako prędkość dryfu w jednostkowym polu elektrycznym:
gdzie:
- – ruchliwość (wyrażana w m²/Vs).
Relacja Einsteina
Relacja Einsteina opisuje związek między ruchliwością a współczynnikiem dyfuzji:
gdzie:
- – współczynnik dyfuzji,
- – temperatura nośników ładunku,
- – stała Boltzmanna,
- – ładunek elektryczny.
Ruchliwość elektronów w gazie
W zmiennym polu elektrycznym prędkość elektronów może nie być zgodna z natężeniem pola. Ruchliwość w słabo zjonizowanym gazie opisuje związek Langevina:
gdzie:
- – masa elektronu,
- – częstość kołowa pola elektrycznego,
- – częstotliwość zderzeń elektronów.
W stałym polu elektrycznym ruchliwość wynosi:
gdzie:
- – średnia droga swobodna elektronu,
- – średnia prędkość cieplna elektronów,
- – współczynnik liczbowy rzędu 0,5-1.
Ruchliwość jonów w gazie
W teorii Langevina atomy i jony traktowane są jako kule sztywne. Ruchliwość jonów opisana jest wzorem:
gdzie:
- – przenikalność dielektryczna,
- – masa jonu,
- – masa atomu,
- – gęstość gazu,
- – parametr dotyczący udziału zderzeń w ruchliwości.
Ruchliwość nośników w półprzewodniku
Ruchliwość nośników w półprzewodnikach jest uzależniona od koncentracji domieszek oraz temperatury. Przy dużych koncentracjach (≥ 1015 cm−3) ruchliwość zaczyna maleć. Wzór opisujący tę zależność to:
gdzie:
- – stała niezależna od temperatury.