ధాతువైన మరియు సెమికాండక్టర్లోని విద్యుత్ సంక్లపనం

ప్రవాహ సాంద్రత నిర్వచనం

ప్రవాహ సాంద్రతను J అనే గుర్తుతో సూచించబడుతుంది. ఇది ఒక విద్యుత్ ప్రవాహం యొక్క యూనిట్ విస్తీర్ణంలో కాండక్టర్ యొక్క క్రాస్-సెక్షన్ ప్రవాహం.

ప్రవాహ సాంద్రత సూత్రం

మెటల్లో ప్రవాహ సాంద్రతను J = I/A అనే సూత్రంతో లెక్కించబడుతుంది, ఇక్కడ I ప్రవాహం, A క్రాస్-సెక్షనల్ విస్తీర్ణం.

సెమికండక్టర్లో ప్రవాహ ప్రవాహం

సెమికండక్టర్లో, ప్రవాహ సాంద్రత ఎలక్ట్రాన్లు మరియు హోల్స్ రెండు దశలలో ప్రవహిస్తుంది, వాటి వ్యతిరేక దిశలో ప్రవహిస్తున్నాయి కానీ ప్రవాహ ఒకే దిశలో సహకరిస్తాయి.

మెటల్లో ప్రవాహ సాంద్రత

2.5 చదరపు మిలీమీటర్లు క్రాస్-సెక్షన్ ఉన్న కాండక్టర్ను ఊహించండి. ఒక విద్యుత్ పోటెన్షియల్ ప్రవాహం 3 A కలిగినప్పుడు, ప్రవాహ సాంద్రత 1.2 A/mm² (3/2.5) అవుతుంది. ఈ ప్రవాహం సమానంగా విభజించబడినట్లు ఊహించండి. అందువల్ల, ప్రవాహ సాంద్రతను కాండక్టర్ యొక్క క్రాస్-సెక్షనల్ విస్తీర్ణంలో విద్యుత్ ప్రవాహం గా నిర్వచించబడుతుంది.

ప్రవాహ సాంద్రత J, J = I/A అనే సూత్రంతో ఇవ్వబడుతుంది, ఇక్కడ ‘I’ ప్రవాహం, ‘A’ క్రాస్-సెక్షనల్ విస్తీర్ణం. N ఎలక్ట్రాన్లు T సమయంలో క్రాస్-సెక్షన్ దాటినప్పుడు, మార్పు ప్రాప్తం Ne, ఇక్కడ e ఎలక్ట్రాన్ యొక్క చార్జ్ కౌలంబ్లో ఉంటుంది.

ఇప్పుడు యూనిట్ సమయంలో క్రాస్-సెక్షన్ దాటే చార్జ్ సంఖ్య

ఇప్పుడు, కాండక్టర్ యొక్క L పొడవులో N సంఖ్యలో ఎలక్ట్రాన్లు ఉన్నట్లు ఊహించండి, అప్పుడు ఎలక్ట్రాన్ సంఖ్య

ఇప్పుడు, సమీకరణం (1) నుండి మేము రాయవచ్చు,

N సంఖ్యలో ఎలక్ట్రాన్లు L పొడవులో ఉన్నాయి, వారు అన్ని T సమయంలో క్రాస్-సెక్షన్ దాటినప్పుడు, ఎలక్ట్రాన్ల డ్రిఫ్ట్ వేగం అవుతుంది,

కాబట్టి, సమీకరణం (2) కూడా ఈ విధంగా రాయవచ్చు

ఇప్పుడు, కాండక్టర్కు ప్రయోగించబడున్న విద్యుత్ క్షేత్రం E, అప్పుడు ఎలక్ట్రాన్ల డ్రిఫ్ట్ వేగం అనుపాతంగా పెరుగుతుంది,

ఇక్కడ, μ ఎలక్ట్రాన్ల మోబిలిటీగా నిర్వచించబడుతుంది

సెమికండక్టర్లో ప్రవాహ సాంద్రత

సెమికండక్టర్లో మొత్తం ప్రవాహ సాంద్రత ఎలక్ట్రాన్లు మరియు హోల్స్ యొక్క ప్రవాహ సాంద్రతల మొత్తం, ప్రతి వాటికి వివిధ మోబిలిటీలు ఉన్నాయి.

కండక్టివిటీతో సంబంధం

ప్రవాహ సాంద్రత (J) కండక్టివిటీ (σ) తో J = σE సూత్రంతో సంబంధం ఉంటుంది, ఇక్కడ E విద్యుత్ క్షేత్ర తీవ్రత.