ধাতু এবং অর্ধপরিবাহীতে বিদ্যুৎ প্রবাহের ঘনত্ব

বিদ্যুৎ প্রবাহের ঘনত্বের সংজ্ঞা

বিদ্যুৎ প্রবাহের ঘনত্ব হল একটি পরিবাহীর অনুভূমিক ছেদচ্ছেদের একক ক্ষেত্রফল প্রতি বিদ্যুৎ প্রবাহ, যা J দ্বারা নির্দেশিত হয়।

বিদ্যুৎ প্রবাহের ঘনত্বের সূত্র

একটি ধাতুতে বিদ্যুৎ প্রবাহের ঘনত্ব গণনা করা হয় J = I/A সূত্র দ্বারা, যেখানে I হল প্রবাহ এবং A হল অনুভূমিক ছেদচ্ছেদের ক্ষেত্রফল।

সেমিকনডাক্টরে বিদ্যুৎ প্রবাহ

সেমিকনডাক্টরে, বিদ্যুৎ প্রবাহের ঘনত্ব ইলেকট্রন এবং হোল উভয়ের দ্বারা হয়, যারা বিপরীত দিকে চলে থাকে কিন্তু একই দিকে প্রবাহ দিয়ে থাকে।

ধাতুতে বিদ্যুৎ প্রবাহের ঘনত্ব

মনে করুন একটি পরিবাহীর অনুভূমিক ছেদচ্ছেদ 2.5 বর্গ মিলিমিটার। যদি একটি বৈদ্যুতিক বিভব 3 A প্রবাহ সৃষ্টি করে, তাহলে বিদ্যুৎ প্রবাহের ঘনত্ব 1.2 A/mm² (3/2.5) হবে। এটি ধরে নেওয়া হয় যে প্রবাহ সুষমভাবে বিতরণ করা হয়েছে। সুতরাং, বিদ্যুৎ প্রবাহের ঘনত্ব হল পরিবাহীর অনুভূমিক ছেদচ্ছেদের একক ক্ষেত্রফল প্রতি বিদ্যুৎ প্রবাহ।

বিদ্যুৎ প্রবাহের ঘনত্ব, J দ্বারা নির্দেশিত, হল J = I/A, যেখানে 'I' হল প্রবাহ এবং 'A' হল অনুভূমিক ছেদচ্ছেদের ক্ষেত্রফল। যদি N সংখ্যক ইলেকট্রন T সময়ে একটি অনুভূমিক ছেদচ্ছেদ পার হয়, তাহলে স্থানান্তরিত চার্জ Ne হবে, যেখানে e হল ইলেকট্রনের চার্জ কুলম্বে।

এখন, একক সময়ে অনুভূমিক ছেদচ্ছেদ পার হওয়া চার্জের পরিমাণ

আবার যদি N সংখ্যক ইলেকট্রন L দৈর্ঘ্যের পরিবাহীতে থাকে, তাহলে ইলেকট্রনের ঘনত্ব হবে

এখন, (1) নং সমীকরণ থেকে আমরা লিখতে পারি,

যেহেতু, L দৈর্ঘ্যে N সংখ্যক ইলেকট্রন রয়েছে এবং তারা সবাই T সময়ে অনুভূমিক ছেদচ্ছেদ পার হয়, তাহলে ইলেকট্রনের ড্রিফট বেগ হবে,

অতএব, (2) নং সমীকরণ পুনরায় লেখা যায়

এখন যদি পরিবাহীতে প্রয়োগ করা বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র E হয়, তাহলে ইলেকট্রনের ড্রিফট বেগ সমানুপাতিকভাবে বৃদ্ধি পায়,

যেখানে, μ হল ইলেকট্রনের চলাচল ক্ষমতা

সেমিকনডাক্টরে বিদ্যুৎ প্রবাহের ঘনত্ব

একটি সেমিকনডাক্টরে মোট বিদ্যুৎ প্রবাহের ঘনত্ব হল ইলেকট্রন এবং হোল উভয়ের দ্বারা সৃষ্ট বিদ্যুৎ প্রবাহের ঘনত্বের যোগফল, যারা প্রত্যেকে ভিন্ন চলাচল ক্ষমতা রাখে।

পরিবাহিতা সঙ্গে সম্পর্ক

বিদ্যুৎ প্রবাহের ঘনত্ব (J) পরিবাহিতা (σ) এর সাথে J = σE সূত্র দ্বারা সম্পর্কিত, যেখানে E হল বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের তীব্রতা।