Vitesse de dérive et Momentum Relaxation Time sont deux concepts clés pour comprendre le mouvement des particules chargées, en particulier dans le contexte de la conductivité électrique dans les matériaux.
1. Vitesse de dérive (VD):
* Définition: La vitesse moyenne atteinte par des particules chargées (électrons ou trous) dans un matériau sous l'influence d'un champ électrique.
* Explication: Imaginez un conducteur avec des électrons libres. Lorsqu'un champ électrique est appliqué, les électrons éprouvent une force et commencent à accélérer. Cependant, ils n'accélèrent pas indéfiniment car ils entrent en collision constamment avec les atomes du conducteur. Ces collisions font perdre à l'élan et changer les électrons. L'effet net est une dérive lente et stable d'électrons dans la direction opposée au champ électrique. Cette vitesse moyenne de dérive est appelée la vitesse de dérive.
* Facteurs affectant la vitesse de dérive:
* Force du champ électrique (E): Le champ électrique est élevé, plus rapidement, l'accélération et la vitesse de dérive.
* mobilité électronique (μ): Une mesure de la facilité avec laquelle les électrons se déplacent dans le matériau. Une mobilité plus élevée entraîne une vitesse de dérive plus élevée.
* Température: À des températures plus élevées, les électrons entrent en collision plus fréquemment, réduisant la vitesse de dérive.
2. Temps de relaxation de l'élan (τ):
* Définition: Le temps moyen entre les collisions d'une particule chargée avec les atomes du matériau.
* Explication: Pendant le temps entre les collisions, la particule chargée s'accélère sous l'influence du champ électrique. Les collisions font perdre à la particule et recommencer à se déplacer au hasard. Le temps moyen entre ces collisions est le temps de relaxation de l'élan.
* Facteurs affectant le temps de relaxation de l'élan:
* Température: Une température plus élevée conduit à des collisions plus fréquentes, ce qui diminuait le temps de relaxation de l'élan.
* Propriétés du matériau: Différents matériaux ont des structures atomiques et des imperfections cristallines différentes, ce qui affecte la fréquence de collision et le temps de relaxation.
Relation entre la vitesse de dérive et le temps de relaxation de l'élan:
La vitesse de dérive (VD) est directement proportionnelle au champ électrique (E) et au temps de relaxation de l'élan (τ):
vd =μE =(eτ / m) e
Où:
* e est la charge de l'électron
* M est la masse de l'électron
signification:
La compréhension de la vitesse de dérive et du temps de relaxation de l'élan est cruciale pour:
* Comprendre la conductivité électrique: Une vitesse de dérive plus élevée et un temps de relaxation plus long entraînent une conductivité plus élevée.
* Concevoir des matériaux pour des applications spécifiques: Le contrôle de la vitesse de dérive et du temps de relaxation permet d'adapter les propriétés électriques des matériaux pour des applications spécifiques, comme dans les transistors ou les cellules solaires.
* Analyser le transport d'électrons dans différents matériaux: Il aide à comprendre comment les électrons se déplacent à travers différents matériaux et comment leur mouvement est influencé par divers facteurs tels que la température, les impuretés et le champ électrique.
en résumé:
La vitesse de dérive est la vitesse moyenne des particules chargées sous un champ électrique, influencé par la résistance au champ électrique, la mobilité des électrons et la température. Le temps de relaxation de l'élan est le temps moyen entre les collisions, affecté par la température et les propriétés des matériaux. Les deux jouent un rôle vital dans la détermination de la conductivité électrique des matériaux.
