Stroomdichtheid in Metaal en Halwegeleer

Definisie van Stroomdigtheid

Stroomdigtheid word gedefinieer as die elektriese stroom per eenheid area van 'n geleider se doorsnee, aangedui deur J.

Formule vir Stroomdigtheid

Die stroomdigtheid in 'n metaal word bereken deur J = I/A, waar I die stroom is en A die doorsnee-area.

Stroomvloei in Halwegeleiers

In halwegeleiers is stroomdigtheid te wyte aan beide elektrone en gathings, wat in teenoorgestelde rigtings beweeg, maar bydra tot dieselfde rigting van stroom.

Stroomdigtheid in Metaal

Stel jou voor 'n geleider met 'n doorsnee van 2,5 vierkante mm. As 'n elektriese potensiaal 'n stroom van 3 A veroorsaak, is die stroomdigtheid 1,2 A/mm² (3/2,5). Dit veronderstel dat die stroom eweredig verdeel is. Dus word stroomdigtheid gedefinieer as die elektriese stroom per eenheid doorsnee-area van die geleider.

Stroomdigtheid, aangedui deur J, word gegee deur J = I/A, waar ‘I’ die stroom is en ‘A’ die doorsnee-area. As N elektrone deur 'n doorsnee in tyd T gaan, dan is die oorgedraaide laai Ne, waar e die laai van 'n elektron in coulombs is.

Nou is die hoeveelheid laai wat per eenheid tyd deur die doorsnee gaan

Weer, as N aantal elektrone in die L lengte van die geleider lê, dan is die elektron konsentrasie

Nou, vanaf vergelyking (1) kan ons skryf,

Aangesien, N aantal elektrone in die lengte L lê en hulle almal deur die doorsnee in tyd T gaan, sal die driftsnelheid van die elektrone wees,

Dus, vergelyking (2) kan ook herskryf word as

Nou, as die toegepaste elektriese veld op die geleider E is, dan neem die driftsnelheid van die elektrone proporsioneel toe,

Waar, μ gedefinieer word as die mobiliteit van elektrone

Stroomdigtheid in Halwegeleiers

Die totale stroomdigtheid in 'n halwegeleier is die som van die stroomdigthede as gevolg van elektrone en gathings, elk met verskillende mobiliteite.

Verhouding tot Geleiendheid

Stroomdigtheid (J) is verband hou met geleidendheid (σ) deur die formule J = σE, waar E die elektriese veld intensiteit is.