Вакуумно-плазменные процессы и технологии. Ефремов А.М - 36 стр.

UptoLike

36
средней скоростью, зависящей от напряжённости электрического по-
ля. Установим характер этой зависимости.
Пусть в некотором объёме движется электрон с хаотической те-
пловой скоростью
0
υ
. При длине свободного пробега электрона
e
λ
время пробега
τ
составит
0
υ
λ
τ
e
=
. За время
τ
сила электрического
поля
eE
F
=
сместит электрон на расстояние
x
в направлении поля.
Столкнувшись затем с атомом газа, электрон изменит направление
своего движения. Полагая все направления движения после столкно-
вения равновероятными, можно считать, что после столкновения ско-
рость электрона в направлении поля равна нулю. Тогда величина
x
может быть найдена из уравнения равноускоренного движения:
2
2
τa
x =
. (1.57)
Выражая ускорение
α
через силу
F
и массу электрона
e
m по второму
закону Ньютона получим:
e
m
eE
x
2
2
τ
=
, (1.58)
а средняя скорость направленного движения (т.е. скорость движения
вдоль оси Х, совпадающей с направлением вектора напряженности
электрического поля) может быть найдена путём деления значения
x
на время пробега
τ
:
E
Vm
e
e
e
E
0
2
1
λ
υ =
. (1.59)
Таким образом получаем, что скорость направленного движения
электронов (скорость дрейфа) пропорциональна напряжённости элек-
трического поля
E
. Коэффициент пропорциональности в уравнении
(1.59) называется подвижностью электронов:
0
2
1
Vm
e
b
e
e
e
λ
=
. (1.60)
Отметим, что уравнение (1.60) является приближённым в силу сле-
дующих причин:
средней скоростью, зависящей от напряжённости электрического по-
ля. Установим характер этой зависимости.
     Пусть в некотором объёме движется электрон с хаотической те-
пловой скоростью υ0 . При длине свободного пробега электрона λe
время пробега τ составит τ = λe υ 0 . За время τ сила электрического
поля F = −eE сместит электрон на расстояние ∆x в направлении поля.
Столкнувшись затем с атомом газа, электрон изменит направление
своего движения. Полагая все направления движения после столкно-
вения равновероятными, можно считать, что после столкновения ско-
рость электрона в направлении поля равна нулю. Тогда величина ∆x
может быть найдена из уравнения равноускоренного движения:

                                 aτ 2
                            ∆x =      .                       (1.57)
                                  2

Выражая ускорение α через силу F и массу электрона me по второму
закону Ньютона получим:

                                 eEτ 2
                            ∆x =       ,                      (1.58)
                                  2me

а средняя скорость направленного движения (т.е. скорость движения
вдоль оси Х, совпадающей с направлением вектора напряженности
электрического поля) может быть найдена путём деления значения
∆x на время пробега τ :
                              1 eλe
                         υE =        E .                    (1.59)
                              2 meV0

Таким образом получаем, что скорость направленного движения
электронов (скорость дрейфа) пропорциональна напряжённости элек-
трического поля E . Коэффициент пропорциональности в уравнении
(1.59) называется подвижностью электронов:

                                  1 eλe
                           be =          .                    (1.60)
                                  2 meV0

Отметим, что уравнение (1.60) является приближённым в силу сле-
дующих причин:


                                   36