Elektrisk strömtäthet

Från Wikipedia
(Omdirigerad från Strömtäthet)
Hoppa till: navigering, sök
Elektrisk strömtäthet
Grundläggande
Definition Den elektriska strömmen som flödar vinkelrätt genom en area per areaenhet
Storhetssymbol(er) \vec J, \vec j, \vec S
Enheter
SI-enhet A·m–2
SI-dimension I·L–2
Anmärkningar

Elektrisk strömtäthet är inom elektromagnetismen den elektriska ström som flödar vinkelrätt genom en area per areaenhet.

Om I är strömstyrkan, ges den elektriska strömtätheten av gränsvärdet

J = \lim\limits_{A \rightarrow 0}\frac{I(A)}{A}

där A betecknar arean.

Strömtätheten representeras ofta av en vektor J vars storlek är J och vars riktning är densamma som strömmens.

Givet en strömtäthetsvektor J, kan laddningsmängden genom en yta S mellan tidpunkterna t1 och t2 beräknas med en ytintegral över S, i sin tur integrerad över tidsintervallet:

q=\int_{t_1}^{t_2}\iint_S \bold{J}\cdot\bold{\hat{n}}\,{\rm d}A\,{\rm d}t

Om ström förekommer i en tunn yta eller tunn tråd, kan man analogt tala om ytströmtäthet och linjeströmtäthet med enheterna A/m respektive A.

Elektriska strömtätheten för halvledare[redigera | redigera wikitext]

Elektriska strömtätheten definieras inom halvledartekniken som

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

där q är elementarladdningen, \mu_p är hålmobilitet, \mu_n är elektronmobilitet, E det elektriska fältet, D_p är duffusionskoefficient för hål, D_n är diffusionskoefficienten för elektroner, p(x) är hålkoncentrationen och n(x) är den fria elektronkoncentrationen.

Den totala elektriska strömtätheten j(x) har enheten A/cm2.

Källor[redigera | redigera wikitext]

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