自由电子模型

迁移率

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想象用一阵稳定的风把一群人推过一片空地,再问他们顺风漂移得有多快:地面空旷,他们就走得轻快;地面泥泞,就慢得像爬。迁移率衡量的,正是材料中载流子的同一件事——给定一份电的推力,你能换来多大的漂移速度。

确切地说,迁移率是单位电场下电子获得的漂移速度:迁移率高,意味着哪怕一份温柔的电场,也能让载流子飞快地溜起来。它取决于载流子在两次碰撞之间能滑行多久,以及它「表现得」有多重,所以越干净、越冷、阻碍越少的材料,往往迁移率越高。把迁移率乘以载流子的数目,就得到电导率。

它在半导体和晶体管里最为要紧,那里迁移率高就意味着器件更快、更省电。要诚实地补一句:迁移率并不等于载流子真正的速度——那些电子本就在以极高的速度随机狂奔。迁移率描述的,只是在那股狂乱运动之上,电场哄出来的那一点点稳定漂移。

电子在纯净的硅里穿行,要比在塞满杂质的硅里灵活好几倍。芯片厂商一直在追求越来越高的迁移率——而像砷化镓或石墨烯这类材料,载流子在其中漂移得格外自如,开关速度能比普通的硅更快。

更纯净的晶体让载流子迁移率更高,用它们做的芯片开关也更快。

迁移率描述的是单个载流子的「响应快慢」;电导率则是迁移率乘以载流子的数目。一种材料完全可以迁移率很高,却因为载流子太少而导电很差——轻掺杂的半导体正是这种情形。

又称
carrier mobilityμ载流子迁移率載流子遷移率