ドリフト速度とは何ですか

ドリフト速度は、方向と速度がランダムに変化する粒子の純粋な速度として定義されます。この概念は通常、導体内で自由電子が移動する際に関連付けられます。これらの自由電子が導体内を任意の速度とランダムな方向で移動していると想像してください。電場が導体に適用されると、無秩序に動く電子は電場の方向に沿った電気力を受けます。

しかし、この適用された電場は電子のランダムな動きを制限しません。代わりに、電子はランダムな動きを保ちつつ高電位に向かって引き寄せられます。その結果、電子は導体の高電位側に向かってランダムな動きと共にドリフトします。

これにより、各電子は導体の高電位端に向かう純粋な速度（電子のドリフト速度）を得ます。

この電子のドリフトにより生じる電流はドリフト電流と呼ばれます。すべての電流が本質的にドリフト電流であることに注意してください。

ドリフト速度と電子移動度の関係

常温での金属などの導電性材料を考えてみましょう。これらには常にいくつかの自由電子が存在します。より科学的には、導電性のある物質は絶対零度以上の温度では少なくともいくつかの自由電子を含んでいる必要があります。

導体内部のこれらの自由電子はランダムに移動し、頻繁に大きな原子と衝突し、運動方向を変えることがあります。

導体に一定の電場が導入されると、電子は適用された電位差の正極、一般的には電圧と呼ばれるものに向かって移動し始めます。しかし、この電子の動きは直線ではありません。

電子が正の電位に向かって移動すると、原子と頻繁に衝突し、ランダムに散乱します。各衝突により一部の運動エネルギーが失われますが、電場の影響により再び運動エネルギーを取り戻し、正の電位に向かって再加速されます。

さらに衝突が続くと、同様に運動エネルギーが失われ、その後取り戻されます。したがって、適用された電場は導体内の電子のランダムな動きを停止することはできませんが、電子を正極に向かって純粋にドリフトさせる力を生成します。

単純に言えば、適用された電場は電子を正極に向かってドリフトさせ、平均的なドリフト速度を与えます。電場の強度が増すと、電子は各衝突後に正の電位に向かってより速く加速します。その結果、電子は正の電位に向かってより多くの平均的なドリフト速度を得ることになります。

ここで、νがドリフト速度を、Eが適用された電場を表すとすると、電子移動度μeはνとEの比として理解できます。

ここでμ_eは電子移動度と呼ばれます。

ドリフト速度、ドリフト電流、電子移動度：アニメーション

ドリフト速度による電子の持続的な流れが、ドリフト電流と呼ばれるものを形成します。

明確な理解とさらなる探索を通じて、ドリフト速度、ドリフト電流、電子移動度の相互に関連する概念は、電子工学や物理学における重要な役割を認識することができます。

ドリフト速度による電子の持続的な流れによって生じる電流は、ドリフト電流と呼ばれています。

出典: Electrical4u

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