धातु र सेमीकंडक्टरमा विद्युत धारा घनत्व

वर्तमान घनत्वको परिभाषा

वर्तमान घनत्वले कन्डक्टरको क्रॉस-सेक्शनको एकाइ क्षेत्रफल प्रति विद्युत धारा जसलाई J ले दर्शाइन्छ।

वर्तमान घनत्वको सूत्र

धातुमा वर्तमान घनत्वलाई J = I/A बाट गणना गरिन्छ, जहाँ I धारा र A क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रफल हुन्छ।

अर्धचालकमा वर्तमान प्रवाह

अर्धचालकमा, वर्तमान घनत्व इलेक्ट्रन र होलहरूबाट आउँछ, जुन विपरीत दिशामा चल्छ तर एउटै दिशामा धारा योगदान दिन्छ।

धातुमा वर्तमान घनत्व

2.5 वर्ग मिमी क्रॉस-सेक्शन भएको कन्डक्टरलाई भावना गर्नुहोस्। यदि विद्युत विभवले 3 A धारा उत्पन्न गर्छ, भने वर्तमान घनत्व 1.2 A/वर्ग मिमी (3/2.5) हुन्छ। यो धारा समान रूपमा वितरित छ भन्ने धारणा गरिन्छ। अत्यंत, वर्तमान घनत्वले कन्डक्टरको क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रफल प्रति विद्युत धारा जसलाई दर्शाइन्छ।

वर्तमान घनत्व, J द्वारा दर्शाइन्छ, जहाँ J = I/A, जहाँ 'I' धारा र 'A' क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रफल हुन्छ। यदि T समयमा N इलेक्ट्रनहरू क्रॉस-सेक्शन भइर जान्छ, भने फेरिएको आवेश Ne हुन्छ, जहाँ e इलेक्ट्रनको आवेश कुलंबमा हुन्छ।

अब, एकाइ समयमा क्रॉस-सेक्शन भइर जाने आवेशको मात्रा

पुनः यदि L लम्बाइको कन्डक्टरमा N संख्याको इलेक्ट्रनहरू छन्, भने इलेक्ट्रन घनत्व

अब, समीकरण (1) बाट हामी लेख्न सक्छौं,

चूँकि, L लम्बाइमा N संख्याको इलेक्ट्रनहरू छन् र उनीहरू सबै T समयमा क्रॉस-सेक्शन भइर जान्छ, इलेक्ट्रनहरूको ड्रिफ्ट गति हुन्छ,

त्यसैले, समीकरण (2) लाई पनि फेरी लेख्न सकिन्छ

अब यदि कन्डक्टरमा लगाइएको विद्युत क्षेत्र E छ, भने इलेक्ट्रनहरूको ड्रिफ्ट गति समानुपातिक बढ्छ,

जहाँ, μ इलेक्ट्रनहरूको गतिशीलता भनिन्छ

अर्धचालकमा वर्तमान घनत्व

अर्धचालकमा कुल वर्तमान घनत्व इलेक्ट्रन र होलहरूबाट आउने वर्तमान घनत्वहरूको योग हुन्छ, प्रत्येकले विभिन्न गतिशीलता छ।

चालकत्वको साथको सम्बन्ध

वर्तमान घनत्व (J) चालकत्व (σ) संग J = σE बाट सम्बन्धित छ, जहाँ E विद्युत क्षेत्र तीव्रता हुन्छ।