
【电】 charge carrier
charge; electric charge; electricity
【化】 electric charge
【医】 charge
【电】 carrier
电荷载子(charge carrier)是电子工程与物理学中描述导电介质中携带电荷的基本粒子或准粒子的核心概念。根据材料类型和导电机制的不同,电荷载子的表现形式可分为以下三类:
金属中的自由电子
金属导体中,脱离原子束缚的价电子在晶格间自由移动形成电流,其迁移率与材料晶格缺陷和温度相关。例如铜导体的电导率直接取决于自由电子密度(约$8.5 times 10^{28} text{m}^{-3}$)。
半导体中的电子与空穴
本征半导体通过热激发产生电子-空穴对,掺杂半导体则通过施主(如磷)或受主(如硼)杂质引入主要载流子。N型半导体以电子为主载流子,迁移率公式为$mu_n = qtau/m^$($q$为电荷量,$tau$为平均自由时间,$m^$为有效质量)。
电解液中的离子迁移
液态导体如硫酸溶液通过H⁺和SO₄²⁻离子的定向迁移实现电荷传输,其迁移速度受溶液浓度和电场强度双重影响。法拉第电解定律定量描述了该过程:$m = (Q/F)(M/z)$($F$为法拉第常数,$M$为摩尔质量)。
权威文献参考:
电荷载子(Charge Carrier)是指物质中携带电荷并能参与导电过程的基本粒子或准粒子。根据材料类型和环境条件的不同,电荷载子的种类和作用机制有所差异:
电荷载子的行为是理解电子器件、电路设计及材料科学的核心基础。若需进一步探讨特定场景下的载流子动力学(如量子隧穿、超导库珀对),可提供更具体的方向。
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