金属与半导体中的电流密度

的概念电流密度虽然很简单,但它在很多领域都是充分使用的必威电竞赞助

金属电流密度

假设,我们取了一个2.5平方毫米的导体。现在由于应用电势,导体电流为3 a。现在,电流导线每平方毫米的横截面承载量为3/2.5 = 1.2 A。这里我们认为导体中的电流在其横截面上是均匀分布的。这个1。2安培是电流密度很明显,它的单位是每平方毫米安培,或者更理论上的单位面积安培。因此,电流密度可以定义为导体在导电介质的单位横截面积内所携带的电流。

我们用J和J = I/A表示电流密度。在这里,“我”是均匀分布电流是由导体的横截面积如果总N的电子通过导体的横截面在时间T,那么不就是电荷转移通过截面在同一时间T e是电子的电荷库仑

现在单位时间通过截面的电荷量是

如果N个电子在L长度的导体中,那么电子浓度是

从方程(1)我们可以得到,

因为,N个电子在长度L中它们都在时间T通过截面漂移速度电子会是,

因此,方程(2)也可以改写为

如果应用电场对导体的速度为E,那么电子的漂移速度就成比例地增加,

其中,μ定义为电子迁移率

半导体电流密度

在计算半导体电流密度时,需要考虑一些因素。

  1. 在半导体中,电流的流动不仅是由于电子,而是由于电子和空穴的漂移。
  2. 空穴的运动总是与相应电子的运动相反。
  3. 空穴提供的电流与它们的运动方向相反,而电子提供的电流与它们的运动方向相反。因此两个电流方向是相同的。
  4. 在半导体中引起电流的电子通过导带,而在半导体中引起电流的空穴通过帷幔带。这就是为什么电子和空穴的迁移率是不同的半导体

半导体电流密度会,

在那里,我n是由移动电子引起的电流密度。

在那里,我p是由移动孔引起的电流密度,

然后,

其中,n和p分别是移动电子和空穴的浓度,e是每个电子和空穴的绝对电荷和μn和μp分别是电子和空穴的迁移率。

电流密度和电导率之间的关系是什么?

电流密度的表达式为

这里,V是应用的电压在导体,
R是电阻的导体,
A是导体的截面积,
L是导体的长度,
ρ是导体电阻率
σ (= 1/ρ)是导体的电导率
E是电场强度电压/长度。

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