Elektrisk strömtäthet

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

Om Mall:Math är strömstyrkan, ges den elektriska strömtätheten av gränsvärdet

$J=\lim {\mathrm{\backslash limits}}_{A\to 0}\frac{I(A)}{A}$

där A betecknar arean.

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

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

$q=\underset{t_1}{\overset{t_2}{\int }}\underset{S}{\iint }𝐉\cdot \widehat{𝐧}\mathrm{d}A\mathrm{d}t$

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

Elektriska strömtätheten definieras inom halvledartekniken som

$j(x)=\{\begin{array}{cc}\underset{\mathit{\text{drift}}}{\underbrace{q{\mu }_{n}n(x)E}}+\underset{\mathit{\text{diffusion}}}{\underbrace{q{D}_n\frac{dn(x)}{dx}}}& \text{elektroner}\\ \\ \underset{\mathit{\text{drift}}}{\underbrace{q{\mu }_{p}p(x)E}}-\underset{\mathit{\text{diffusion}}}{\underbrace{q{D}_p\frac{dp(x)}{dx}}}& \text{hål}\end{array}$

där q är elementarladdningen, ${\mu }_p$ är hålmobilitet, ${\mu }_n$ är elektronmobilitet, E det elektriska fältet, $D_p$ är diffusionskoefficient 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

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