光学、热学与输运性质

漂移速度

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看一片叶子漂在潺潺的溪水上。它被漩涡推得东窜西窜,可时间一长,它仍旧顺流而下地慢慢挪移。导线里的电子就像一群这样的叶子:它们以极高的速度朝各个方向狂奔,但加上的电压给整群电子一个微弱而稳定的、朝某一个方向的偏倚。这种温和的净挪移,就是漂移速度。

确切地说,漂移速度是因为电场在推动,电荷载流子沿导线移动的平均速度。没有电场时,电子四处乱飞,运动彼此抵消,于是没有电流流动。接通电压,便在它们所有的游荡之上叠加了一点微小的偏向:在两次碰撞之间,每个电子沿电场略微加速,然后一次碰撞把它打乱,接着又重新加速。累积起来的这点偏倚就是漂移速度,而它慢得惊人——远比电子自身那狂乱的热运动速度要慢。

漂移速度之所以重要,是因为真正携带电流的正是它:电流等于载流子的数目,乘以它们的电荷,再乘以这个漂移速度。著名的意外之处在于它有多迟缓——在一般的家用导线里,电子的漂移速度远低于每秒一毫米,比一只闲逛的蚂蚁还慢。一个常见的混淆是以为这意味着电本身很慢;事实上,那个电信号——让所有电子同时开始漂移的那一推——以接近光速的速度传播,这正是为什么你一拨开关,灯就立刻亮起。

在一根载着家用台灯电流的铜线里,电子以大约每秒十分之一毫米的速度向前漂移——一个电子要爬完一根电源线的长度,得花一个多小时。可台灯却在开关闭合的瞬间就亮了,因为抢在前头飞奔的是信号,而不是电子。

电子的漂移比蚂蚁走路还慢,灯却瞬间就亮——抢在载流子前头的是信号。

漂移速度是电场造成的那种缓慢、有方向的爬行;费米速度则是传导电子本来就具有的那种巨大、无规则的速度。电流搭乘的是那一点点有方向的部分,而非那快速混乱的部分。

又称
漂移速度