Densidade de Corrente em Metais e Semicondutores
Definição de Densidade de Corrente
A densidade de corrente é definida como a corrente elétrica por unidade de área da seção transversal de um condutor, denotada por J.
Fórmula para Densidade de Corrente
A densidade de corrente em um metal é calculada usando J = I/A, onde I é a corrente e A é a área da seção transversal.
Fluxo de Corrente em Semicondutores
Em semicondutores, a densidade de corrente é devida tanto aos elétrons quanto aos buracos, que se movem em direções opostas, mas contribuem para a mesma direção da corrente.
Densidade de Corrente em Metais
Imagine um condutor com uma seção transversal de 2,5 mm². Se um potencial elétrico causa uma corrente de 3 A, a densidade de corrente é 1,2 A/mm² (3/2,5). Isso assume que a corrente está distribuída uniformemente. Portanto, a densidade de corrente é definida como a corrente elétrica por unidade de área da seção transversal do condutor.
A densidade de corrente, denotada por J, é dada por J = I/A, onde 'I' é a corrente e 'A' é a área da seção transversal. Se N elétrons passam por uma seção transversal no tempo T, então a carga transferida é Ne, onde e é a carga de um elétron em coulombs.
Agora, a quantidade de carga passando pela seção transversal por unidade de tempo é
Novamente, se N número de elétrons estiver na comprimento L do condutor, então a concentração de elétrons será
Agora, a partir da equação (1), podemos escrever,
Como N número de elétrons está no comprimento L e todos passam pela seção transversal no tempo T, a velocidade de deriva dos elétrons será,
Portanto, a equação (2) também pode ser reescrita como
Agora, se o campo elétrico aplicado ao condutor for E, então a velocidade de deriva dos elétrons aumentará proporcionalmente,
Onde, μ é definido como a mobilidade dos elétrons
Densidade de Corrente em Semicondutores
A densidade de corrente total em um semicondutor é a soma das densidades de corrente devido aos elétrons e aos buracos, cada um com mobilidades diferentes.
Relação com a Condutividade
A densidade de corrente (J) está relacionada à condutividade (σ) através da fórmula J = σE, onde E é a intensidade do campo elétrico.
