來源：功率半導體器件

半導體中電子和空穴運動方式有很多種，比如熱運動引起的布朗運動、電場作用下的漂移運動和由濃度梯度引起的擴散運動等等。它們都對半導體的導電性造成不同的影響，但最終在半導體中產生電流的只有漂移運動和擴散運動。在此匯總集中介紹一下半導體中載流子的運動。

電離和復合

嚴格意義講，電子與空穴的電離和復合并不可以認為是載流子的運動，這只是載流子的產生和消失。在這里之所以討論是因為電子和空穴的電離和復合是會影響載流子的漂移和擴散運動。

半導體中，本征激發和雜質電離總是同時存在的，二者所產生的載流子沒辦法通過具體計算模型進行區分，只是在外界環境溫度或其他條件下所占的比例不同。電子-空穴對的產生稱為電離，電子-空穴對的消失稱為復合。電離和復合在半導體中總是不斷地發生，只要半導體處于熱運動中，二者總是向彼此平衡地情況發展。

布朗運動

電子和空穴的熱運動稱為布朗運動。因熱能(相對絕對0K)的存在，電子和空穴具有一定的動能而一直處于不斷的運動，但是熱運動的方向是完全隨機的，故而在這樣的情況下，每個載流子對半導體中電流的總貢獻為0。在摻雜均勻且沒有外電場下，每次載流子碰撞后的新的運動方向都是隨機的，在對所有時間內電子的運動進行平均，電子在任何一個方向都沒有位移。即產生的凈電流為0。

當電子和空穴在晶格中運動時，它們不停地與晶格中的其它原子碰撞，使它們的運動偏離、減速或加速。兩次碰撞之間的平均距離稱為平均自由程。它取決于晶格的質量，即摻雜原子的濃度和晶格缺陷。

漂移運動

給半導體兩側加一個電場，帶負電的電子和帶正電的空穴在電場作用下朝相反的方向做加速運動。這就在一個足夠長的時間內，存在了電荷的凈移動，即漂移運動，形成了電流。因此在外電場作用下，載流子的凈移動稱為漂移運動，由此產生的電流稱為漂移電流。

漂移速度和外加電場呈正比，因電子和空穴的有效質量不同，故而電子和空穴在相同電場下的運動速度不同。定義空穴遷移率為單位電場下空穴的漂移速度，電子遷移率為單位電場下的電子漂移速度，即：

v為電子和空穴的漂移速度，ε電場強度。

漂移運動受半導體的溫度和半導體的摻雜程度影響較大。以Si為例，Si中電子遷移率隨溫度和摻雜濃度變化的情況，摻雜濃度越高，電子遷移率越低；低摻雜濃度下，電子遷移率隨溫度升高而降低。這都是因為摻雜濃度高、溫度高會加劇載流子碰撞，散射增強。

電流密度的定義是單位時間內通過單位面積的電荷數量，所以漂移電流密度即

其中電導率

擴散運動

因為載流子在半導體中分布不均勻而產生的擴散運動，由此形成的電流稱為擴散電流。從結果上看，載流子總是從高濃度區域往低濃度區域流動，因此稱為擴散（Diffusion）

所以因擴散運動而產生的擴散電流的電流密度就是：

Dp和Dn為空穴和電子的擴散系數，dp/dx、dn/dx為濃度梯度。

所以綜合考慮半導體中的擴散運動和漂移運動，空穴電流密度和電子電流密度和總電流密度就是：

載流子的擴散系數數值反映了載流子擴散能力的大小，而遷移率就反映了半導體中載流子在電場作用下做定向運動的難易程度。

漂移和擴散兩種運動，都受到載流子在能帶中所經歷的碰撞的影響，所以擴散系數D和遷移率μ之間存在一種固定數學關系，稱為愛因斯坦關系式：