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爱因斯坦关系

分子运动论中,爱因斯坦关系是一个以前没有想到的关系,由阿尔伯特·爱因斯坦在1905年和Marian Smoluchowski在1906年独立发现。

简介

把D——扩散常数,和μ——粒子的迁移率联系起来;其中 是玻尔兹曼常数,T是开尔文。迁移率是粒子的终极速度与作用力之比:

这个方程是涨落耗散定理的一个早期的例子。它在电致扩散的现象中经常使用。

粒子的扩散

在低雷诺数的极限下,迁移率 是阻力系数 的倒数。对于半径为 的球形粒子,斯托克斯定律给出:

其中 是介质的黏度。因此爱因斯坦关系变为:

这个方程也称为 乔治·斯托克斯爱因斯坦关系或 斯托克斯-阿尔伯特·爱因斯坦萨瑟兰方程。

电传导

当应用于电传导的时候,通常把电迁移率定义为机械导纳 与载流子的电荷q的乘积:

也可以表述为:

其中E是施加的电场;因此爱因斯坦关系变为:

在任意态密度的半导体中,爱因斯坦关系为:

其中 是化学势,p是粒子数

参考资料


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