- Mobilité de l'électron
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Mobilité de l'électron
En physique, la mobilité d'un électron relie sa vitesse au champ électrique, dans un solide ou dans un gaz. On l'applique aussi aux trous et aux ions dans un gaz.
- vd = μE,
μ est la mobilité. Lorsqu'on soumet un matériau à un champ électrique, les électrons sont accélérés par ce champ. Mais ils sont soumis aux interactions avec les atomes du matériau et perdent leur vitesse lors de chocs avec les atomes. Le modèle de Drude est un modèle simple (approche classique) permettant de modéliser la vitesse de ces électrons et de donner une expression de cette mobilité. On peut montrer, dans cette approche, que la mobilité d'une particule vaut :
- μ = qτ / m * ,
où q est la charge élémentaire, τ le temps moyen entre deux collisions et m* est la masse effective de la particule. Dans un semiconducteur, la mobilité des électrons est supérieure à la mobilité des trous.
On la donne le plus souvent en cm²/(V·s). Elle varie fortement avec les impuretés (variation des collision) et avec la température, et il est difficile d'en donner des tables pour les matériaux communs. Elle est différente pour les électrons et pour les trous dans les semi-conducteurs. Quand un porteur est dominant la conductivité électrique est proportionnelle à sa mobilité .
Dans l'arséniure de gallium, à la température ambiante, la mobilité vaut à peu près 2000 cm² /(V·s). Ce sont les nanotubes de carbone qui détiennent le record de la plus grande mobilité jamais mesurée : 100 000 cm² /(V·s) à 300 K (le précédent record étant de 77 000 cm² /(V·s) pour l'antimoniure d'indium).
La mobilité peut être écrite comme la somme de l'influence du réseau (des phonons) et celle des impuretés :
C'est la règle de Matthiessen.
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Catégorie : Physique quantique
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