Mobiliteit van Ladingsdragers

Definisie van Ladingsdrager Mobieleiteit

Die mobieleiteit van ladingsdragers word gedefinieer as die verhouding van dryfvelsigheid tot die toegepaste elektriese veld in 'n geleider. Dryfvelsigheid hang af van twee faktore: die intensiteit van die elektriese veld en die geleider se mobieleiteit. Vir dieselfde elektriese veld sal verskillende metale verskillende dryfvelsighede hê weens hul unieke mobieleiteit van ladingsdragers.

In metale kan die band van valenselektrone nie volledig gevul wees nie, wat vry elektrone toelaat om te beweeg. Hierdie vrye elektrone is nie aan spesifieke atome verbonden nie en beweeg onafhanklik deur die metaal.

Laat ons nou aanneem dat een elektriese veld van Ε volt/meter oor 'n stuk metaal toegepas word. As gevolg van die invloed van hierdie elektriese veld sal die vrye elektrone versnel word. Maar as gevolg van botsings met baie swaarder ioon, kan die velositeit van die elektrone nie oneindig verhoog word nie. By elke botsing verloor die elektron sy kinetiese energie en verkry dan weer sy versnelling as gevolg van die teenwoordigheid van die buitelelkes elektriese veld. Op hierdie manier bereik die elektrone hul eindige stabiele dryfvelsigheid na 'n sekere tyd van toegepaste elektriese veld. Laat ons aanneem dat hierdie dryfvelsigheid v meter/sek is. Dit is onnodig om te sê dat die grootte van hierdie dryfvelsigheid van elektrone direk eweredig is aan die intensiteit van die toegepaste elektriese veld Ε.

Hier is μ die eweredigheidskonstante bekend as die mobieleiteit van elektrone. Hierdie mobieleiteit bepaal hoe maklik elektrone deur die geleider beweeg. Wanneer stabiele dryfvelsigheid saamgaan met die ewekansige termiese beweging van elektrone, is daar 'n netto dryf teenoor die rigting van die elektriese veld.

Hierdie verskynsel vorm 'n elektriese stroom. Die stroomdigtheid J word gedefinieer as, uniform verdeelde stroom wat deur 'n geleider gaan per eenheid loodreg skynvlakarea van die geleider.

J = stroomdigtheid = stroom per eenheid area van geleider. Meer presies kan stroomdigtheid gedefinieer word as die uniform verdeelde stroom wat deur 'n geleider van eenheid skynvlakarea gaan.

As die konsentrasie van elektrone per kubieke meter n is,

nv = aantal elektrone wat per eenheid tyd per eenheid skynvlakarea van die geleider oorskiet.

Dus is die totale laai wat per eenheid tyd die eenheid skynvlakarea van die geleider oorskiet, env Coulombs. Dit is niets anders as die stroomdigtheid van die geleider.

Weer vir die geleider van eenheid dimensie, skynvlakarea A = 1 m 2

lengte L = 1 m, toegepaste elektriese veld E = V/L = V/1 = V (V is toegepaste spanning oor die geleider). Stroom I = J en weerstand R = ρ = 1/σ, waar ρ weerstand is en σ geleidbaarheid van die geleider.