Metalli ja pooljuhtiva aine elektrivooltihedus

Vooltihe Definitsioon

Vooltihe defineeritakse kui elektrivool ühiku pinnal viidu ristlõike kohta, mida tähistatakse J-ga.

Vooltihede Valem

Metalli vooltihe arvutatakse valemiga J = I/A, kus I on vool ja A on ristlõike pindala.

Pooljuhtide Voolu Liikumine

Pooljuhtides on vooltihe tingitud nii elektronidest kui ka aukadest, mis liiguvad vastandlikult, kuid panustavad sama voolusuuna.

Vooltihe Metallis

Kujutlege viidu, mille ristlõike pindala on 2,5 ruutmm. Kui elektriline potentsiaal tekitab 3 A suuruse voolu, siis vooltihe on 1,2 A/mm² (3/2,5). See eeldab, et vool on ümberjagunenud. Seega defineeritakse vooltihe kui elektrivool ühiku ristlõike pindala kohta viidul.

Vooltihe, mida tähistatakse J-ga, annab valemiga J = I/A, kus 'I' on vool ja 'A' on ristlõike pindala. Kui N elektronit läbib ristlõike ajaga T, siis edastatav laeng on Ne, kus e on elektroni laeng kulombides.

Nüüd laengu kogus, mis läbib ristlõiku ühiku ajaga, on

Kui N arv elektrone asub viidu L pikkuses, siis elektronide kontsentratsioon on

Nüüd võime võrrandist (1) kirjutada,

Kuna N arv elektrone asub pikkuses L ja nad kõik läbib ristlõiku ajaga T, siis elektronide drifteerimiskiirus on,

Seega võib võrrandit (2) uuesti kirjutada kui

Kui viidule rakendatakse elektrivälja E, siis elektronide drifteerimiskiirus suureneb proportsionaalselt,

Kus μ defineeritakse kui elektronide mobilsus

Vooltihe Pooljuhtides

Pooljuhti kogu vooltihe on elektronide ja aukade poolt tingitud vooltihede summa, millel on erinevad mobilsused.

Seos Kondaktiviteediga

Vooltihe (J) seostatakse kondaktiviteediga (σ) valemiga J = σE, kus E on elektriväli tugevus.