
【電】 charge carrier
charge; electric charge; electricity
【化】 electric charge
【醫】 charge
【電】 carrier
電荷載子(charge carrier)是電子工程與物理學中描述導電介質中攜帶電荷的基本粒子或準粒子的核心概念。根據材料類型和導電機制的不同,電荷載子的表現形式可分為以下三類:
金屬中的自由電子
金屬導體中,脫離原子束縛的價電子在晶格間自由移動形成電流,其遷移率與材料晶格缺陷和溫度相關。例如銅導體的電導率直接取決于自由電子密度(約$8.5 times 10^{28} text{m}^{-3}$)。
半導體中的電子與空穴
本征半導體通過熱激發産生電子-空穴對,摻雜半導體則通過施主(如磷)或受主(如硼)雜質引入主要載流子。N型半導體以電子為主載流子,遷移率公式為$mu_n = qtau/m^$($q$為電荷量,$tau$為平均自由時間,$m^$為有效質量)。
電解液中的離子遷移
液态導體如硫酸溶液通過H⁺和SO₄²⁻離子的定向遷移實現電荷傳輸,其遷移速度受溶液濃度和電場強度雙重影響。法拉第電解定律定量描述了該過程:$m = (Q/F)(M/z)$($F$為法拉第常數,$M$為摩爾質量)。
權威文獻參考:
電荷載子(Charge Carrier)是指物質中攜帶電荷并能參與導電過程的基本粒子或準粒子。根據材料類型和環境條件的不同,電荷載子的種類和作用機制有所差異:
電荷載子的行為是理解電子器件、電路設計及材料科學的核心基礎。若需進一步探讨特定場景下的載流子動力學(如量子隧穿、超導庫珀對),可提供更具體的方向。
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