弛豫时间(),記作 \tau,即达到热动平衡所需的时间。
分析
在经典物理中,带电粒子可以在电场作用下作加速运动,即加速度 a=qE/m。
然而,自由电子在外电场作用下在晶体内运动却不能满足这个简单关系。首先,自由电子的静止质量和运动质量不同,公式中的质量为爱因斯坦的相对质量 m_{e}^{*}。另外,电子在晶体内最终会与原子发生碰撞,改变运动状态。这个碰撞会趋于降低电子从外电场获得的加速度,但电子的最终速度始终是增加。
每次碰撞之间的时间间隔平均,我们称为弛豫时间 \tau。在導體內,每次碰撞的速度增量平均,我们称为漂移速度 v_{d},即
:v_{d}=\frac{1}{2}at=\frac{1}{2}\frac{eE}{m_{e}^{*}}\tau
其中 e 為電子電量。若 \tau 以電子在一段時間內的速度總體變化求得的平均弛豫時間,則省去係數 \frac{1}{2}。
參考文獻
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