Mobilité de l'électron

En physique, la mobilité d'un électron relie sa vitesse au champ électrique, dans un solide ou dans un gaz. On l'applique aussi aux trous ainsi qu'aux ions dans un gaz.



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  • est nommée mobilité de l'électron. Pour illustrer la notion de mobilité, on considère un électron spécifique ayant au départ une vitesse d'origine nulle.... (source : rouxphi3.perso.cegetel)

En physique, la mobilité d'un électron relie sa vitesse au champ électrique, dans un solide ou dans un gaz. On l'applique aussi aux trous ainsi qu'aux ions dans un gaz.

vd = μE,

μ est la mobilité. Quand on soumet un matériau à un champ électrique, les électrons sont accélérés par ce champ. Mais ils sont soumis aux interactions avec les atomes du matériau et perdent leur vitesse lors de chocs avec les atomes. Le modèle de Drude est un modèle simple (approche classique) servant à modéliser la vitesse de ces électrons et de donner une expression de cette mobilité. On peut montrer, dans cette approche, que la mobilité d'une particule vaut :

μ = qτ / m *,

où q est la charge élémentaire, τ le temps moyen entre deux collisions et m* est la masse effective de la particule. Dans un semiconducteur, la mobilité des électrons est supérieure à la mobilité des trous.

On la donne le plus fréquemment en cm²/ (V·s). Elle fluctue fortement avec les impuretés (variation des collision) et avec la température, et il est complexe d'en donner des tables pour les matériaux communs. Elle est différente pour les électrons et pour les trous dans les semi-conducteurs. Lorsque un porteur est dominant la conductivité électrique est proportionnelle à sa mobilité.

Dans l'arséniure de gallium, à la température ambiante, la mobilité vaut environ 2000 cm² / (V·s).

La mobilité peut être rédigée comme la somme de l'influence du réseau (des phonons) et celle des impuretés :

\mu = \frac{1}{\frac{1}{\mu_{res}}+\frac{1}{\mu_{imp}}}

C'est la règle de Matthiessen.

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