Elektrisk strömtäthet

Elektrisk strömtäthet är ett begrepp inom elektromagnetism och är ett mått på hur tät en elektrisk ström är. Detta mäts som den elektriska ström som flödar vinkelrätt genom en area per areaenhet. Strömtätheten betecknas ofta $\mathbf{J}$, som är en vektor vars storlek är strömstyrkan per enhetsarea (A/m^2) och vars riktning är densamma som strömmens.

Ström är hastigheten på laddningsförändringen med avseende på tiden, det vill säga:

$I=\frac{dq}{dt}$ (C/s eller A)

där I i sig självt kan vara tidsberoende. Enheten för ström är Coulomb per sekund (C/s), som är samma som Ampere (A). En ström måste flöda genom en begränsad area (till exempel en ledningstråd med begränsad area) dvs det är ingen punktfunktion.

Om man har ström i en tunn yta eller en tunn tråd så kan man analogt prata om ytströmtäthet och linjeströmtäthet med enheterna A/m respektive A.

Elektriska strömtätheten inom halvledarkomponenter

Elektriska strömtätheten betecknas inom halvledarkomponenter som

$j(x)=\left\{\begin{matrix} \underbrace{q \mu_n n(x) E}_{drift} + \underbrace{q D_n \frac{dn(x)}{dx}}_{diffusion} & \mbox{ för elektroner} \\ \\ \underbrace{q \mu_p p(x) E}_{drift} - \underbrace{q D_p \frac{dp(x)}{dx}}_{diffusion} & \mbox{ för hål} \end{matrix}\right.$

där q är elementarladdningen, $\mu_p$ är hålmobilitet, $\mu_n$ är elektronmobilitet, E är elektriskt fält, $D_p$ är duffusionskoefficient för hål, $D_n$ är duffusionskoefficient för elektroner, p(x) är hålkoncentrationen, n(x) är fria elektronkoncentrationen.

Den totala elektriska strömtätheten j(x) har enheten $\frac{A}{cm^2}$.

Källor

• Cheng David K, Field and Wave Electromagnetics, Second Edition, Fourth Printing, 1991, USA & Canada