Vitès derive (elektrisite)

Nan elektrisite, vitès derive (yo rele tou vitès derive), v_d, se vitès an mwayèn nan yon patikil chaje, jeneralman yon elektwon, kote li rive anba efè yon chan elektrik (E).

Metal

Yon metal gen yon sèl kalite transporteur chaj (nan majorite ka yo elektwon, pi raman twou). Nan absans yon jaden elektrik, transpòtè chaj sa yo nan yon kondiktè elektrik nan tanperati chanm, atravè ajitasyon tèmik, deplase owaza nan Vitès Fermi. Direksyon yo se o aza, mouvman jeneral yo se zewo, pa gen okenn kreyasyon kouran elektrik. Lè yo aplike yon jaden elektrik sou kondiktè sa a, elektwon yo jwenn yon vitès nèt nan direksyon jaden an (men nan direksyon opoze a), kreye yon kouran elektrik. Vitès sa a, sepandan, redwi akòz kolizyon nan elektwon nan anviwònman yo, an patikilye fonon yo.

Yon analiz senp nan mekanik klasik pèmèt nou dedwi ke vitès sa a pwopòsyonèl ak jaden elektrik aplike a:

$v_{d}=-\alpha \times E$

Vitès sa a tou depann de yon konstan tan, τ_c, ki se dire mwayèn ant de kolizyon:

$v_{d}=-{\frac {q\tau _{c}}{m^{*}}}\times E$

kote $m^{*}$ se mas efikas elèktron nan materyèl la.

Nou rele tèm ${\frac {q\tau _{c}}{m^{*}}}$ mobilite, ke nou note μ ki pèmèt nou defini vitès la nan. derive pa:

$v_{d}=\pm \mu \times E$

Soti nan vitès drift la, konnen kantite chaj n, li posib pou kalkile drift aktyèl la (oswa kouran kondiksyon):

$J_{d}=-n\times q\times v_{d}=nq\mu \times E$

ki se Lwa Ohm. Apati ekwasyon sa a, li posib pou defini rezistivite ρ (oswa konduktiviti σ) pa: $\sigma ={\frac {1}{\rho }}=sb\mu$

Semiconductor

Nan ka a nan semiconductor, sitiyasyon an se menm jan an, eksepte ke fwa sa a gen de kalite transpòtè chaj nan materyèl la, elektwon ak twou; nplis de sa, flote nan transpòtè chaj akonpaye pa yon lòt fenomèn, difizyon.

$v_{dn}=-{\frac {q\tau _{c}}{m_{n}^{*}}}\times E$

$v_{dp}={\frac {q\tau _{c}}{m_{p}^{*}}}\times E$

ak respektivman v_dnak v_dp vitès derive elektwon yo ak twou yo (vitès twou a pozitif paske li nan menm direksyon ak jaden elektrik la) ak < math>m_n^*</math> $m_{p}^{*}$ mas efikas yo nan materyèl la.

Sa fè li posib pou defini mobilite:

$v_{dn}=-\mu _{n}\times E$

$v_{dp}=\mu _{p}\times E$

Soti nan vitès la drift, nou ka kalkile aktyèl la drift (oswa aktyèl kondiksyon):

$J_{dn}=-n\times q\times v_{dn}=nq\mu _{n}\times E$

pou yon kouran elektwon

$J_{dp}=p\times q\times v_{dn}=pq\mu _{p}\times E$

pou yon kouran twou, kote n ak p se kantite elektwon ak twou, respektivman. Se poutèt sa, kouran total pwovoke pa jaden elektrik la se:

pou yon kouran elektwon

$J_{dp}=p\times q\times v_{dn}=pq\mu _{p}\times E$

pou yon kouran twou, kote n ak p se kantite elektwon ak twou, respektivman. Se poutèt sa, kouran total pwovoke pa jaden elektrik la se:

$J_{d}=J_{dn}+J_{dp}=q(p\mu _{p}+n\mu _{n})\times E$

ki pa lòt ke Lalwa Ohm. Nou defini rezistivite ρ (oswa konduktiviti σ) pa:

$\sigma ={\frac {1}{\rho }}=q(p\mu _{p}+n\mu _{n})$

Li ta dwe remake, sepandan, ke kontrèman ak metal, elektwon ak twou yo pa okòmansman distribye omojèn, men dapre yon gradyan. Distribisyon inegal sa a se nan orijin yon lòt fenomèn, difizyon transpòtè, li menm ki lakòz yon lòt kalite kouran, kouran difizyon. Kouran difizyon sa a pwovoke yon jaden elektrik, menm nan ekilib tèmik, ki an retou lakòz yon kouran derive nan menm entansite a men nan direksyon opoze a.