文档介绍：本小节内容
电子迁移率
载流子的浓度
电子电导率
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一、电子迁移率
1. 迁移率的基本表达式
电子电导
由经典力学，在外电场E的作用下：
金属中自由电子的加速度：a = eE/me (me为电子质量)
电子每两次碰撞之间的平均时间2 ；
松弛时间，与晶格缺陷和温度有关，温度越高，晶体缺陷越多电子散射几率越大，越小；
自由电子的平均速度：v = eE/me ；
自由电子的迁移率：
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式中：m*为电子的有效质量，对于自由电子，m*＝me，对晶体中的电子，m*与me不同， m*决定于能态 (电子与晶格的相互作用强度，有效质量m*已将晶格场对电子的作用包括在内)。
由量子力学，晶格场中的电子迁移率可表示为：
电子和空穴的有效质量的大小由半导体材料的性质所决定。所以不同的半导体材料，电子和空穴的有效质量也不同。
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2. 电子载流子的散射机制
平均自由运动时间的长短由电子的散射强弱来决定。散射越弱，越长，迁移率也就越高。掺杂浓度和温度对电子迁移率的影响，本质上是对载流子散射强弱的影响。
两大主要散射机制为：
(1) 晶格散射
温度越高，晶格振动越强，对载流子的晶格散射也将增强。在低掺杂半导体中，迁移率随温度升高而大幅度下降。
散射：电子与晶体中的声子、杂质离子、缺陷等发生碰撞的过程。
(2) 电离杂质散射
由电离杂质产生的正负电中心对载流子有吸引或排斥作用，当载流子经过带电中心附近，就会发生散射作用。在高掺杂半导体中，迁移率随温度变化较小。
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部分无机材料在室温下载流子的近似迁移率（cm2/(sV)）
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二、载流子的浓度（以半导体为例）
1. 晶体的能带结构
电子电导
（1）能带的形成
a、主量子数n，n = 1, 2, 3, 4, ……，对应K、L、M、N等电子壳层，是决定电子能量的主要参数；
b、角量子数l，l=0, 1, 2, ……, n-1，代表不同角动量的电子轨道，分别用s、p、d、f表示；
c、磁量子数ml，ml＝0, ±1, ±2, ……, ±l，决定轨道角动量在空间的分布；
d、自旋量子数ms，取＋1/2和－1/2两个值，决定电子自旋角动量的只能方位。
在孤立的原子中，电子只有占据一定的能级，这些能级由四个量子数确定
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若一个晶体由N个相同原子构成，当这N个原子都是孤立状态时，则这些原子中具有相同量子数的电子都在同一能级，因此能级都是N度简并（这里未考虑各原子中电子的简并）。
原子中的电子总是首先占据能量最低的轨道。根据泡利不相容原理，对应一定的n，l，ml和ms数值的一个电子态，只能容纳一个电子。，
对于孤立原子，电子能级主要由n，l决定，对不同的ml和ms 能级可看作是简并的，即具有相同n和l的电子，能量相同。，
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当原子靠近形成晶体时，在本身原子和相邻原子的共同作用下，电子不再是属于各个原子，而成为晶体中原子所共有，这种情况称为电子的共有化。
电子的共有化，使得单个原子的电子能级分裂成一系列相互之间能量差极微的能级，即形成了能带。
当不考虑电子自旋时，s能级没有简并，当N个原子结合成晶体后，由s能级分裂成的能带共有N个能级，能容纳2N个电子；对于p能级是三度简并的，因此形成的能带有3N个能级，可容纳6N个电子。
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若一块纯净无缺陷的硅单晶中有N个原子。在绝对零度、无外界影响的条件下，4N个价电子把价带中的所有能级全部填满，则称为满带；而导带中具有的可容纳4N个价电子的能级中，却是一个价电子也没有，故称为空带。在满带和空带之间不存在能级，这一能量区间称为禁带。
价电子的共有化运动使得3s和3p能级分裂成满带和空带。
硅共价晶体能带图的演变过程
P80
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金属、半导体和绝缘体的能带结构
EC
EV
EF
EV
EF
EC
EC
EV
EC
EV
（2） 导体、半导体和绝缘体的区别
根据能带理论，晶体中并非所有电子或价电子都参与导电，只有导带中的电子或价带顶部的空穴才能参与导电。因此，在晶体能带图上物质的导电性反映为它的价带是否被填满，是否存在禁带以及禁带宽度的大小等因素。，
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