漂移
Drift也称 漂移电流、drift current
电场使随机热运动出现非零平均速度，电子与空穴因此形成可测的定向电流。
速览
约 1 分钟载流子并不是沿直线持续加速，而是在碰撞间受电场加速、碰撞后重新随机化；大量粒子的平均结果才是漂移速度。低场下 v 与 E 成正比，电流还同时取决于载流子浓度和迁移率。
系统理解
约 2 分钟无电场时，载流子仍以很高的热速度随机运动，但各方向通量平均抵消。施加电场后，每次自由飞行获得的微小定向动量没有完全抵消，统计平均形成漂移速度。电子带负电，平均运动方向与电场相反；空穴等效带正电，运动方向与电场同向，但两者产生的传统电流都沿电场方向。
在低场、局域平衡且材料参数近似均匀时，可用 vₙ=−μₙE、vₚ=μₚE，并得到 Jdrift=q(nμₙ+pμₚ)E 和 σ=q(nμₙ+pμₚ)。这些式子把微观散射压缩进迁移率，把可用载流子数压缩进 n、p；因此高浓度不必然得到成比例的低电阻，因为重掺杂也会增强散射并降低迁移率。
当电场很强、器件短到不再局域平衡，或载流子被显著加热时，速度—电场关系会偏离直线并趋于饱和，部分材料还会出现负微分迁移率。此时继续使用常数迁移率的欧姆模型会高估电流，需要高场、速度饱和、准弹道或更完整的输运模型。
漂移与扩散并列构成经典半导体输运方程中的两类空间电流。
关键参数
| 参数 | 单位 | 含义 |
|---|---|---|
| 漂移速度 vₙ、vₚ | cm/s | 载流子随机运动叠加后的定向平均速度。 |
| 电场 E | V/cm | 驱动漂移的局域电势梯度。 |
| 电流密度 J | A/cm² | 单位横截面积的传统电流。 |
| 电导率 σ | S/cm | 低场线性响应系数，等于 q(nμₙ+pμₚ)。 |
常见误区
- 把载流子的高速随机热运动直接当成宏观电流
- 认为电子漂移方向与传统电流方向相同
- 认为载流子在晶体中像真空电子一样持续无限加速
- 把低场 J=σE 当作任意高场和纳米尺度都成立
- 只用掺杂浓度估算电流而忽略电离率、迁移率和两类载流子
工程深入
12 条结论从随机运动到定向漂移
低场速度与电流
电子、空穴与电流方向
高场与短尺度边界
器件中的漂移
出处
4 本教材 · 10 处引用- 1
Modern Semiconductor Devices for Integrated Circuits
- 第 2 章 支持：漂移由电场驱动
- 第 2 章 2.2–2.3 节 支持：碰撞把持续加速变成有限平均速度；漂移速度远小于瞬时热速度；低场漂移速度由迁移率给出；传统电流方向按正电荷运动定义；器件电流由局域电场和局域载流子共同塑造
- 第 2 章 2.4–2.5 节 支持：多数载流子常占主导但少数载流子不能总被忽略
- 第 2 章 2.2 节 用于本页概述
- 2
半导体物理学（第8版）
- 第4–5章 支持：漂移由电场驱动
- 第 4 章 4.1 支持：漂移速度远小于瞬时热速度；低场漂移速度由迁移率给出；电子与空穴漂移电流相加；电导率由浓度与迁移率共同决定；传统电流方向按正电荷运动定义
- 第 5 章 5.8 用于本页概述
- 3
The Physics of Semiconductors
- 第 8 章 8.2–8.3 节 支持：碰撞把持续加速变成有限平均速度；电子与空穴漂移电流相加；电导率由浓度与迁移率共同决定；多数载流子常占主导但少数载流子不能总被忽略；器件电流由局域电场和局域载流子共同塑造
- 第 8 章 8.4 节 支持：高场下速度不再与电场成正比；部分多能谷材料可出现负微分迁移率；短尺度输运可能失去局域欧姆意义
- 4
Physics of Semiconductor Devices
- 第 1 章 1.5 节 支持：高场下速度不再与电场成正比；部分多能谷材料可出现负微分迁移率；短尺度输运可能失去局域欧姆意义