Co je to driftový proud: Odvození a jeho výpočet

Pohyb nosičů nábojů nebo elektrický proud ve fyzice kondenzovaných látek a elektrochemii je známá jako driftový proud. K tomu může dojít z důvodu aplikovaného elektrického pole na danou vzdálenost. Toto se často nazývá elektromotorická síla. V polovodičovém materiálu, jakmile je aplikováno elektrické pole, může být generován proud kvůli toku nosičů náboje uvnitř polovodič . Průměrná rychlost nosiče náboje v driftovém proudu je známá jako driftový proud. Výslednou rychlost proudu a driftu lze popsat elektronovou nebo elektrickou pohyblivostí. Tento článek pojednává o přehledu driftového proudu.

Co je Drift Current?

Derivace: Tok nosičů náboje v reakci na elektrické pole je známý jako driftový proud. Tento koncept se často používá v kontextu elektronů a děr v polovodiči. I když se tento koncept používá také v kovech, elektrolytech atd.

Driftový proud

Jakmile je na polovodič aplikováno elektrické pole, začnou proudit nosiče náboje pro generování proudu. Otvory v polovodiči budou proudit elektrickým polem, zatímco elektrony protékají elektrickému poli. Zde lze každý tok nosiče náboje popsat jako konstantní rychlost driftu (Vd). Součet tohoto proudu závisí hlavně na pozornosti nosičů náboje a jejich mobilitě v materiálu.

Další informace najdete na tomto odkazu Co je to difúzní proud v polovodičích a jeho derivace

Driftový proud v polovodiči

Víme, že v polovodiči jsou přítomny dva typy nosičů náboje, jmenovitě elektrony a díry. Jakmile je elektrické pole aplikováno na polovodič, pak bude tok elektronů ve směru + Ve terminálu baterie, zatímco otvory budou proudit ve směru –Ve terminálu baterie.

Driftový proud v polovodiči

V polovodiči jsou nosiči záporného náboje elektrony a kladně nabitými nosiči díry. Již jsme diskutovali, že směr toku elektronů bude přitahován kladným vývodem baterie, zatímco otvory jsou přitahovány záporným vývodem baterie.

V polovodičovém materiálu se tok elektronů změní kvůli kontinuální kolizi mezi atomy. Pokaždé, když tok elektronů narazí na atom a náhodně se odrazí zpět. Napětí přivedené na polovodič nezabrání kolizi ani náhodnému pohybu elektronů, způsobí však drift elektronů ve směru kladné svorky.
Vzhledem k elektrickému poli nebo aplikovanému napětí lze průměrnou rychlost dosáhnout elektrony nebo díry známé jako driftová rychlost.

Výpočet

Rychlost driftu elektronů lze určit jako

PROTI_n= µ_nJE

Podobně lze rychlost driftu otvorů udávat jako

PROTI_str= µ_strJE

Z výše uvedených rovnic

Vn a Vp jsou driftová rychlost elektronů a děr

µn & µp jsou pohyblivost elektronů a děr

„E“ je aplikované elektrické pole

Odvození hustoty proudu driftu

Hustotu tohoto proudu kvůli volným elektronům lze zapsat jako

J_n= enµ_nJE

Hustotu tohoto proudu z důvodu děr lze zapsat jako

J_str= epµ_strJE

Z výše uvedených rovnic

Jn a Jp driftují proudovou hustotu kvůli elektronům a děrám

e = náboj elektronů (1,602 × 10-19 Coulombs).

n & p nejsou. elektronů a děr

Odvození hustoty tohoto proudu lze tedy dát jako

J = Jn + Jp

Nahraďte hodnoty Jn & Jp ve výše uvedené rovnici, pak dostaneme

= enµnE + epµpE

J = eE (nµn + pµp)

Vztah mezi aktuální a driftovou rychlostí

Ve vodiči jsou délka a plocha označeny l & A. Objem vodiče tedy může být uveden jako AI

Pokud č. volných elektronů pro každý jednotkový objem ve vodiči je ‚n‘, pak celé číslo. volných elektronů uvnitř vodiče bude A / n.

Pokud je náboj na každém elektronu „e“, pak je celý náboj na elektronech ve vodiči uveden jako

Q = A / č

Když je na dvě svorky vodiče pomocí baterie přivedeno napětí, může se na vodiči vyskytnout elektrické pole

E = V / l

Kvůli tomuto elektrickému poli začne tok elektronů uvnitř vodiče proudit driftovou rychlostí směrem ke kladnému pólu vodiče. Čas potřebný k průchodu vodiče elektrony tedy může být uveden jako

T = l / např

Když aktuální I = q / t

Nahraďte hodnoty Q & T ve výše uvedené rovnici, pak dostaneme

I = (A / ne) / (l / vd) = Anevd

Ve výše uvedené rovnici jsou A, n & e konstantní. Takže „I“ je přímo úměrné rychlosti driftu (I∞vd)

Další informace o Co je driftový a difúzní proud a jejich rozdíly

Časté dotazy

1). Co je driftový a difúzní proud v polovodiči?

Tok proudů v polovodiči je driftový a difúzní proud.

2). Jaký je hlavní rozdíl mezi driftovým a difuzním proudem?

Tento proud závisí hlavně na aplikovaném použitém elektrickém poli: pokud zde není žádné elektrické pole, není zde žádný driftový proud, zatímco k difúznímu proudu dochází, i když v polovodiči je elektrické pole

3). Jaká je definice proudu?

Tok nosičů náboje je známý jako proud. To lze vypočítat z Ohmova zákona (V = IR)

4). Jaké jsou typy proudu?

Jsou to AC (střídavý proud) a DC (stejnosměrný proud)

5). Jaký je vzorec rychlosti driftu?

Lze jej vypočítat pomocí vzorce I = nqAvd

6). Jaké jsou faktory, které ovlivní rychlost driftu?

Faktory jako vysoká teplota a vysoká koncentrace nosiče.

7). Jaké jsou typy polovodičů?

Jsou to vnitřní polovodiče a vnější polovodiče

8). Závisí rychlost driftu na ploše průřezu?

Ne, nezávisí to na ploše průřezu ani na délce drátu

9). Jak dojde k difúznímu proudu v polovodiči?

Difúzní proud může být způsoben polovodičem v důsledku difúze nosiče náboje.

10). Co je napětí kolena?

Pokud je napětí vyšší než určitá prahová hodnota, bude proud protékat diodou, což se nazývá kolenní napětí.

O toto tedy jde přehled driftového proudu v polovodičích, výpočet a jeho odvození. Jedná se tedy o přehled driftového proudu v polovodiči, výpočet a jeho odvození. Tento koncept zahrnuje hlavně uvnitř dotovaného polovodiče, kde zahrnuje nosiče náboje, jako jsou elektrony a díry. Jakmile je dodáváno napětí do polovodiče, můžeme pozorovat tok nosičů náboje. V závislosti na polaritě nosiče náboje je přitahován ke svorkám baterie. Proto lze elektrické pole použít kvůli toku nosičů náboje ke generování proudu. Základní rychlost pro tok nosičů náboje lze nazvat driftovou rychlostí. Zde je otázka, co je to difúzní proud?