金属和半导体的电流密度

的概念当前密度非常简单,但它在领域很多电气工程学

金属电流密度

假设,我们已经拍摄了一个横截面2.5平方米的指挥。现在申请电位,这导体携带3 A.现在电流由其横截面的每平方mm的导体携带为3 / 2.5 = 1.2A。在这里,我们认为导体中的电流在其横截面上均匀分布。现在这个1.2安培是当前密度在导体上,显然,它在每平方毫米或更多的每单位区域中的每平方米或更多理论上测量。因此,电流密度可以定义为导电介质的每单位横截面积的导体承载的电流。

我们表示具有J和J等于I / A的电流密度。Here, ‘I’ is the uniformly distributed current being carried by the conductor of the cross-sectional area A. If total N number of electrons passing through a cross-section of a conductor in time T, then Ne is the charge transferring through this cross-section in same time T. Where e is the charge of an electron in coulomb

现在每单位时间的横截面的电荷量是

再次如果n个电子在导体的L长度中,则电子浓度是

从方程(1)可以得出,

由于,n个电子位于长度l中,它们都通过横截面在时间t,漂移速度电子将是,

因此,等式(2)也可以重写为

如果应用电场对于导体是E,然后电子的漂移速度成比例地增加,

其中,μ定义为电子的移动性

半导体的电流密度

为了计算半导体的电流密度,需要考虑一些因素。

  1. 在半导体电流中不仅由于电子而流动,而是由于电子以及孔的漂移。
  2. 孔的运动始终与相应电子的相反。
  3. 孔为其运动方向有助于电流,而电子贡献与其运动方向相反的电流。因此,这两个电流都会相同。
  4. 涉及在半导体中引起电流的电子通过导通带移动,而导致半导体电流的孔通过算子带。这就是为什么电子和孔的移动性是不同的半导体

半导体中的电流密度将会,

在那里,我N.是由于移动电子引起的电流密度。

在那里,我P.是由于移动孔引起的电流密度,

然后,

其中,n和p分别是移动电子和孔的浓度,E是每个电子和孔的绝对电荷和μN.和μ.P.分别是电子和孔的移动性。

电流密度和电导率之间的关系是什么?

电流密度的表达是

在哪里,v是应用的电压在导体,
r是抵抗性的导体,
A是导体的横截面积,
L是导体的长度,
ρ是导体的电阻率
σ(= 1/ρ)是导体导电率
e是电场强度电压/长度。

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