Densidade de Corrente en Metais e Semiconductores

Definición de densidade de corrente

A densidade de corrente defínese como a corrente eléctrica por unidade de área da sección transversal dun condutor, denotada por J.

Fórmula para a densidade de corrente

A densidade de corrente nun metal calcula-se usando J = I/A, onde I é a corrente e A é a área da sección transversal.

Fluxo de corrente en semiconductores

Nos semiconductores, a densidade de corrente debeuse tanto aos electróns como aos buracos, que se moven en direccións opostas pero contribúen na mesma dirección da corrente.

Densidade de corrente no metal

Imaxina un condutor cunha sección transversal de 2,5 mm². Se un potencial eléctrico causa unha corrente de 3 A, a densidade de corrente é de 1,2 A/mm² (3/2,5). Isto supón que a corrente está distribuída uniformemente. Polo tanto, a densidade de corrente defínese como a corrente eléctrica por unidade de área da sección transversal do condutor.

A densidade de corrente, denotada por J, dáse por J = I/A, onde 'I' é a corrente e 'A' é a área da sección transversal. Se N electróns pasan por unha sección transversal no tempo T, entón a carga transferida é Ne, onde e é a carga dun electrón en coulombs.

Agora, a cantidade de carga que pasa pola sección transversal por unidade de tempo é

Novamente, se N número de electróns están no comprimento L do condutor, entón a concentración de electróns é

Agora, a partir da ecuación (1) podemos escribir,

xa que N número de electróns están no comprimento L e todos pasan a sección transversal no tempo T, a velocidade de deriva dos electróns será,

Polo tanto, a ecuación (2) tamén pode reescribirse como

Agora, se o campo eléctrico aplicado ao condutor é E, entón a velocidade de deriva dos electróns aumenta proporcionalmente,

Onde, μ defínese como a mobilidade dos electróns

Densidade de corrente en semiconductores

A densidade total de corrente nun semiconductor é a suma das densidades de corrente debidas aos electróns e buracos, cada un con diferentes mobilidades.

Relación coa conductividade

A densidade de corrente (J) relacionase coa conductividade (σ) a través da fórmula J = σE, onde E é a intensidade do campo eléctrico.