Densità di Corrente nei Metalli e Semiconduttori
Definizione di Densità di Corrente
La densità di corrente è definita come la corrente elettrica per unità di area della sezione trasversale di un conduttore, indicata con J.
Formula per la Densità di Corrente
La densità di corrente in un metallo viene calcolata utilizzando J = I/A, dove I è la corrente e A è l'area della sezione trasversale.
Flusso di Corrente nei Semiconduttori
Nei semiconduttori, la densità di corrente è dovuta sia agli elettroni che ai buchi, i quali si muovono in direzioni opposte ma contribuiscono nella stessa direzione della corrente.
Densità di Corrente nel Metallo
Immagina un conduttore con una sezione trasversale di 2,5 mm². Se un potenziale elettrico causa una corrente di 3 A, la densità di corrente è 1,2 A/mm² (3/2,5). Questo assume che la corrente sia distribuita uniformemente. Pertanto, la densità di corrente è definita come la corrente elettrica per unità di area della sezione trasversale del conduttore.
La densità di corrente, indicata con J, è data da J = I/A, dove ‘I’ è la corrente e ‘A’ è l'area della sezione trasversale. Se N elettroni passano attraverso una sezione trasversale in tempo T, allora la carica trasferita è Ne, dove e è la carica di un elettrone in coulomb.
Ora, la quantità di carica che passa attraverso la sezione trasversale per unità di tempo è
Di nuovo, se N numero di elettroni si trova in una lunghezza L del conduttore, allora la concentrazione degli elettroni è
Ora, dall'equazione (1) possiamo scrivere,
Poiché, N numero di elettroni si trova nella lunghezza L e tutti passano attraverso la sezione trasversale in tempo T, la velocità di deriva degli elettroni sarà,
Pertanto, l'equazione (2) può anche essere riscritta come
Ora, se il campo elettrico applicato al conduttore è E, allora la velocità di deriva degli elettroni aumenta proporzionalmente,
Dove, μ è definita come la mobilità degli elettroni
Densità di Corrente nei Semiconduttori
La densità di corrente totale in un semiconduttore è la somma delle densità di corrente dovute agli elettroni e ai buchi, ciascuno con diverse mobilità.
Relazione con la Conduttività
La densità di corrente (J) è correlata alla conduttività (σ) attraverso la formula J = σE, dove E è l'intensità del campo elettrico.
