载流子的扩散和漂移

载流子在硅晶体中的运动最终形成了两种单独的过程：扩散和漂移。扩散是载流子在任何时候任何地点都会发生的一种随机运动，而漂移是载流子在电场作用下的一种单向运动。这两种过程形成了半导体中的传导。

扩散很像布朗运动。单独的载流子在半导体中运动直到他们撞上晶体结构中的原子。碰撞的过程把载流子抛向不可预测的角度。经过几次碰撞后，载流子的运动成为了完完全全的随机状态。载流子漫无目的地到处乱逛，就像喝醉了的人走路（图1.7A）。

图1.7 电子导电机制的比较：扩散（A）和扩散形成后的漂移（B）。注意电子是往正电位移动的。

载流子在半导体中的扩散类似于染料分子在静水中的扩散。当一滴很浓的颜料掉进水里时，起初所有的颜料分子只占有一小部分液体。渐渐的分子从高浓度的地方扩散到低浓度的地方。最终颜料均匀地扩散到了溶液的每一个地方。类似的，载流子在浓度梯度上的扩散产生了一个扩散电流。除非通过某种方法不停的加入更多的载流子，最终扩散将均匀地遍布到硅中的每一个地方，扩散电流也衰减了。

载流子在电场的作用下的运动叫做漂移。尽管载流子还是会和晶体结构中的原子碰撞并像个醉汉一样随机运动，它渐渐地往一个方向漂移(图1.7B)。这个微小的偏向是电场作用的效果。不管载流子往什么方向运动，电场总是不屈不挠地作用在它上面。如果载流子往电场相反地方向运动，它的运动就会被减速；如果它是顺着电场运动，它会被加速。频繁的碰撞阻止了载流子的高速运动，但形成了一个总体上很微小的运动。电子往高电位运动即使它很慢又不规律。空穴往低电位运动。类似于钢球在pinball机器里的漂移运动。尽管缓冲器和钉子会使球转向任何方向，板子的倾斜最终使它向下运动。同样的，电场使载流子往一个特定的方向运动，产生了一个漂移电流。