| 词条 | 电子导电 |
| 释义 | dianzi daodian 电子导电(卷名：物理学) electronic conduction 导体中主要的载流子为电子的导电过程。可以金属导体为例给予简单说明。根据金属导电的经典理论，金属导体内有正离子（原子实）组成的点阵和原子的价电子所形成的自由电子，后者可以在导体内自由运动。无外电场时，金属导体内的自由电子犹如气体中的分子，作杂乱无章的热运动，因而在任意方向都不显示电流。加上外电场后，自由电子就逆着电场方向发生“漂移”，一方面作无规运动，一方面逆着电场方向作定向运动，形成宏观电流。在外电场作用下自由电子所获得的平均速度叫做漂移速度。应该注意，在外电场作用下自由电子的漂移速率比起热运动的速率要小得多，在室温下，自由电子热运动速率的平均值约为105米／秒，而当直径1毫米铜导线中通过电流1安时，自由电子的漂移速率仅约0.1毫米／秒。当电路接通时，电场是以光速（约为3×108米／秒）传播的，在整个电路中几乎同时建立起电场，电路中各点的自由电子几乎同时开始沿着与电场相反的方向发生漂移运动，因此立即出现了电流。 在欧姆定律适用的范围内，漂移速率v与电场强度的大小E成正比 v＝μE，上式中μ 叫做电子的迁移率。由于电子的漂移运动而形成的电流密度量值为 J＝nev，其中 n是自由电子的数密度或浓度（即单位体积内的自由电子数），e是电子电量的绝对值，因此，根据欧姆定律的微分形式J＝σE，可见金属导体的电导率 σ＝neμ，它同自由电子的数密度n 和迁移率 μ的乘积成正比。至于自由电子在外电场作用下所获得的定向运动动能，则因自由电子与晶体点阵上的原子实不断碰撞而传给原子实，这样就使晶体中的热振动加剧，因而产生焦耳热。 根据量子理论，自由电子的运动用电子的波函数描述。在理想的晶体内，势场是严格周期性的，它对于电子波是完全“透明”的，因而自由电子的运动不会受到阻碍。但是点阵的热振动以及晶体中的杂质原子、空位、位错等点阵缺陷，破坏了势场的严格周期性，从而引起电子波的散射，这是产生电阻的原因。在具有良好导电性的金属中，导电电子的数密度 n等于价电子的数密度，与温度无关；另一方面，温度越高，则点阵的热振动越剧烈，从而引起的电子散射越频繁，而单位体积内的杂质原子等点阵缺陷数目越多，电子散射也越频繁。电子散射越频繁，则迁移率μ越低。于是，金属的电阻率可以近似地分为两部分，一部分是晶体中的热运动引起的，在常温下它大致与热力学温度成正比；另一部分是杂质原子引起的，它与单位体积内的杂质原子数成正比。 见固体的导电性。 |
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