تحرک‌پذیری: تفاوت میان نسخه‌ها

در [[فیزیک]] تحرکپذیری (mobility) [[الکترون]] یا به طور خلاصه تحرکپذیری کمیتی است که به کمک آن می توانمی‌توان [[سرعت رانش]] الکترون را در [[میدان الکتریکی]] که به آن اعمال شده توسط رابطه زیر محاسبه کرد:

<math>\, \mu</math> تحرکپذیری بر حسب [[متر مربع|متر مربع]] بر [[ولت|ولت]].[[ثانیه|ثانیه]] (m²/V.s) در واحد بین المللی می باشدمی‌باشد.

این مفهوم با عنوان عمومی‌تر تحرکپذیری الکتریکی برای هر نوع [[بار الکتریکی]] که در یک [[سیال]] و تحت میدان الکتریکی قرار دارد تعریف می شودمی‌شود.

هنگامی که [[میدان الکتریکی]] وجود نداشته باشد٫[[الکترون]] ها در [[جامد]]ات (الکترون ها و [[حفره]]ها در [[نیمه هادی]]ها) به صورت [[حرکت براونی| تصادفی حرکت می کنندمی‌کنند]]. بنابراین برآیند جهت حرکت آنها به سمت خاصی نیست. خصوصیت تحرکپذیری برای مجموعه‌ای از بارها محاسبه می شودمی‌شود و تحرکپذیری برای یک الکترون یا حفره معنایی ندارد. اما هنگامی که میدان الکتریکی اعمال شود الکترون ها در جهت خلاف میدان شروع به حرکت می کنندمی‌کنند. از یک طرف [[نیرو]]ی ایجاد شده توسط میدان باعث [[شتاب]] گرفتن الکترون ها در جهت میدان می شودمی‌شود و از طرف دیگر برخورد الکترون‌ها با هم٫ پراکندگی های ناشی از [[ساختار بلوری]] ([[فونون]]ها٫ برخورد الکترون ها با [[ناکاملی بلوری]]٫ناخالصی ها و ...) باعث کاهش سرعت الکترون ها و تغییر جهت حرکت آنها می شودمی‌شود. برآیند این دو اتفاق در یک [[مسافت آزاد میانگین]] (mean free path)٫ به سرعتی می انجامد که [[سرعت رانش]] نامیده می شودمی‌شود. سرعت رانش از سرعت حرکت تصادفی بسیار کمتر است. مثلا در مس سرعت رانش الکترون ها {{چر}} ۱۰^-۴ m.s^−۱ است در حالی که سرعت آنها در حرکت های تصادفی {{چر}} ۱۰^-۵ m.s^−۱ می‌باشد.

در [[خلأ]] الکترون ها تحت میدان الکتریکی طبق [[قانون دوم نیوتن]] شتاب می گیرندمی‌گیرند. این شتاب گرفتن پیوسته باعث می شودمی‌شود سرعت حرکت الکترون ها آن قدر زیاد شود که به سرعت های [[نسبیت]]ی برسد. این پدیده که [[انتقال بالیستیکی]] نامیده میمی‌شود٫باعث شود٫باعث می شودمی‌شود که الکترون ها به سرعت رانش پایداری نرسند. در نتیجه تحرکپذیری برای الکترون‌ها در خلأ تعریف نمی‌شود.

از آنجا که تحرکپذیری به شدت تحت تأثیر [[ناکاملی بلوری]] و [[دما]] می‌باشد و باید مقدار آن را به طور تجربی اندازه‌گیری کرد٫ معمولا برای این کمیت یک عدد ثابت نمی دهندنمی‌دهند بلکه مقدار تحرکپذیری را در یک جدول برای دماهای مختلف همراه با ذکر [[درجه خلوص‌]] ماده مورد نظر ارایه می‌کنند.

اگر بیش از یک نوع [[بار الکتریکی]] داشته باشیم (برای مثال [[پلاسما]] که حاوی [[یون]]ها و الکترون‌ها می‌باشد یا [[نیمه هادی]]ها که حاوی الکترون‌ها و [[حفره]]ها هستند) هدایت الکتریکی از رابطه زیر بدست می آیدمی‌آید:

در دمای اتاق (۳۰۰K) تحرکپذیری الکترون در [[سیلیسیم]] {{چر}}۱۴۰۰cm²/V.s و تحرکپذیری حفره‌ در این ماده حدود {{چر}}۴۵۰cm²/V.s است. تحرکپذیری بارها در نیمه رساناهای [[آلی]] ([[پلیمر]]٫[[اولیگومر]]) معمولا پایین و از مرتبه {{چر}}۱۰cm²/V.s و حتی پایین تر هستند. تحرکپذیری پایین بارها در نیمه‌رساناهای آلی از جمله موانعی است که استفاده از آنها در [[سلولهای خورشیدی]] و [[دیود]]‌های نوری با مشکل مواجه میکندمی‌کند و تحقیقات زیادی برای برطرف کردن این مانع انجام شده و می‌شود.