Densitat de corrent en metall i semiconductors
Definició de Densitat de Corrent
La densitat de corrent es defineix com la corrent elèctrica per unitat d'àrea de la secció transversal d'un conductor, denotada per J.
Fórmula de la Densitat de Corrent
La densitat de corrent en un metall es calcula utilitzant J = I/A, on I és la corrent i A és l'àrea de la secció transversal.
Flux de Corrent en Semiconductors
En els semiconductors, la densitat de corrent prové tant dels electrons com de les bèrbols, que es mouen en direccions oposades però contribueixen en la mateixa direcció de la corrent.
Densitat de Corrent en Metalls
Imagina un conductor amb una secció transversal de 2,5 mm². Si un potencial elèctric causa una corrent de 3 A, la densitat de corrent és 1,2 A/mm² (3/2,5). Això suposa que la corrent està distribuïda uniformement. Així, la densitat de corrent es defineix com la corrent elèctrica per unitat d'àrea de la secció transversal del conductor.
La densitat de corrent, denotada per J, es dóna per J = I/A, on ‘I’ és la corrent i ‘A’ és l'àrea de la secció transversal. Si N electrons passen a través de la secció transversal en el temps T, llavors la càrrega transferida és Ne, on e és la càrrega d’un electron en coulombs.
Ara, la quantitat de càrrega que passa a través de la secció transversal per unitat de temps és
Si N nombres d'electrons es troben en la longitud L del conductor, llavors la concentració d'electrons és
Ara, a partir de l'equació (1) podem escriure,
Com que N nombres d'electrons es troben en la longitud L i tots passen a través de la secció transversal en el temps T, la velocitat de deriva dels electrons serà,
Per tant, l'equació (2) també es pot reescriure com
Ara, si s'aplica un camp elèctric al conductor E, llavors la velocitat de deriva dels electrons augmenta proporcionalment,
On, μ es defineix com la mobilitat dels electrons
Densitat de Corrent en Semiconductors
La densitat de corrent total en un semiconductor és la suma de les densitats de corrent degudes als electrons i les bèrbols, cada una amb diferents mobilitats.
Relació amb la Conductivitat
La densitat de corrent (J) està relacionada amb la conductivitat (σ) a través de la fórmula J = σE, on E és la intensitat del camp elèctric.
