מה היא מהירות הדrifft?
המהירות של הדריפט מוגדרת כמהירות הנטו של חלקיק שמחווה שינויים אקראיים בכוון ובקצב. מושג זה בדרך כלל קשור לאלקטרונים חופשיים שנעים בתוך מוליך. דמיינו את האלקטרונים החופשיים הללו עוברים דרך המוליך במהירויות שרירותיות ובכיוונים אקראיים. כאשר מפעילים שדה חשמלי על המוליך, האלקטרונים הנעים באופן שרירותי נתקלים בכוח חשמלי המתאים לכיוון השדה.
עם זאת, השדה המופעל אינו מפחית את הטבע האקראי של תנועת האלקטרונים. במקום זאת, הוא מאלץ אותם להתקרב למתח גבוה יותר תוך שמירת תנועתם האקראית. לכן, האלקטרונים מתנדדים אל הקצה בעל המתח הגבוה של המוליך יחד עם תנועותיהם האקראיות.
תוצאה זו גורמת לכל אלקטרון להשיג מהירות נטו אל הקצה בעל המתח הגבוה של המוליך, מה שנקרא מהירות הדריפט של האלקטרונים.
הזרם החשמלי הנוצר עקב תנועת הדריפט של האלקטרונים במוליך מוטען חשמלית מכונה זרם דריפט. חשוב לציין שכל זרם חשמלי הוא בעיקרו זרם דריפט.
הקשר בין מהירות הדריפט לניידות האלקטרונים
בהסתכלות על כל חומר מוליך, כגון מתכת, בטמפרטורת החדר. תמיד יש בו כמה אלקטרונים חופשיים. בצורה מדעית יותר, אם חומר הוא מוליך, עליו להכיל לפחות מספר קטן של אלקטרונים חופשיים בכל טמפרטורה מעל האפס המוחלט.
האלקטרונים החופשיים במוליך נעות באופן אקראי, ומשתתפים בתאונות תכופות עם אטומים גדולים יותר ומחליפים כיוון תנועה.
כאשר מפעילים שדה חשמלי קבוע על המוליך, האלקטרונים מתחילים להתקרב למתח החיובי של ההבדל הפוטנציאלי החשמלי המופעל, הידוע גם בשם מתח. עם זאת, תנועת האלקטרונים אינה בקו ישר.
כאשר האלקטרונים נעים לעבר המתח החיובי, הם מתנגשים באטומים ומתפזרים באופן אקראי. כל התנגשות גורמת לאיבוד חלק מהאנרגיה הקינטית שלהם, שהם משחזרים בשל השפעת השדה החשמלי, ומאיצים שוב לעבר המתח החיובי.
התנגשויות נוספות גורמות לאיבוד והשחזור של אנרגיה קינטית. לכן, בעוד שהשדה החשמלי המופעל אינו יכול לעצור את תנועת האלקטרונים האקראית במוליך, הוא כן מייצר תנועת דריפט נטו של האלקטרונים לעבר המתח החיובי.
במילים פשוטות יותר, השדה החשמלי המופעל גורם לאלקטרונים להתנדד לעבר המתח החיובי, נותן להם מהירות דריפט ממוצעת. ככל שהעוצמה של השדה החשמלי עולה, האלקטרונים מאיצים מהר יותר לעבר המתח החיובי לאחר כל התנגשות. לכן, האלקטרונים משיגים מהירות דריפט ממוצעת גבוהה יותר לעבר המתח החיובי, או בכיוון מנוגד לשדה החשמלי המופעל.
כאן, אם ν מייצגת את מהירות הדריפט ו-E מייצגת את השדה החשמלי המופעל, ניידות האלקטרונים, המסומנת ב-μe, יכולה להיחשב כיחס בין ν ל-E.
כאשר μe מכונה ניידות אלקטרונים.
מהירות הדריפט, זרם דריפט וניידות אלקטרונים: אנימציה
הזרם החשמלי המתמשך הנגרם מהמהירות של הדריפט מוביל ליצירת מה שמכונה זרם דריפט.
באמצעות הבנה ברורה והרחבה נוספת, ניתן להעריך את הרעיונות הקשורים במהירות הדריפט, זרם דריפט וניידות אלקטרונים עבור תפקידיהם הקריטיים בעולם האלקטרוניקה והפיזיקה.
הזרם הנגרם מהזרם המתמשך של אלקטרונים עקב מהירות הדריפט נקרא זרם דריפט.
מקור: Electrical4u
הצהרה: כבוד למקור, מאמרים טובים ראויים לשתף, במקרה של הפרת זכויות יוצרים אנא צור קשר למחיקה.
