Vsak material je sestavljen iz atomov, ki so nato sestavljeni iz negativno nabitih elektronov. Ti negativno nabiti elektroni se gibljejo v naključnih smereh znotraj atoma. To gibanje elektronov ustvarja elektrika . Toda zaradi njihovega naključnega gibanja povprečna hitrost elektronov v materialu postane nič. Ugotovljeno je bilo, da ko na koncih materiala uporabimo potencialno razliko, elektroni, prisotni v materialu, pridobijo določeno količino hitrosti, kar povzroči majhen neto tok v eno smer. Ta hitrost, zaradi katere se elektroni premikajo v določeno smer, je znana kot Drift Velocity.
Kaj je hitrost premikanja?
Povprečna hitrost, ki jo dosežejo naključno premikajoči se elektroni pri uporabi zunanjega električnega polja, zaradi česar se elektroni premikajo v eno smer, se imenuje Drift Velocity.
Vsak prevodniški material vsebuje proste, naključno premikajoče se elektrone pri temperaturi nad absolutno ničlo. Ko se zunanje električno polje nanaša na material, elektroni dosežejo hitrost in se nagibajo k premikanju v pozitivno smer, neto hitrost elektronov pa bo v eno smer. Elektron se bo premikal v smeri uporabljenega električnega polja. Tu se elektron ne odreče svoji naključnosti gibanja, temveč se z njihovim naključnim gibanjem premakne k višjemu potencialu.
Tok, ki ga ustvarja to gibanje elektronov proti višjemu potencialu, se imenuje Drift Tok. Tako lahko rečemo, da je vsak tok, ki nastane v prevodniškem materialu, viseči tok.
Hitra hitrost Izpeljava
Izpeljati izraz za premik-hitrost , njegova povezava z gibljivostjo elektronov in vpliv uporabljenega zunanjega električnega polja mora biti znana. Mobilnost elektrona je opredeljena kot Drift Velocity za enoto električnega polja. Električno polje je sorazmerno s tokom. Tako je Ohmov zakon lahko zapišemo kot
F = -μE .—— (1)
kjer je μ gibljivost elektrona, merjena kot mdva/ V.sec
E je električno polje, izmerjeno kot V / m
vemo, da je F = ma, nadomestimo v (1)
a = F / m = -μE / m ———- (2)
končna hitrost u = v + at
Tu je v = 0, t = T, kar je čas sprostitve elektrona
Zato je u = aT, nadomestimo v (2)
∴ u = - (μE / m) T
Tu je u hitrost premika, izmerjena kot m / s.
To daje končni izraz. The DA enota hitrosti odnašanja je m / s oz mdva/(V.s) & V / m
Formula hitrosti drifta
Ta formula se uporablja za iskanje drsna hitrost elektronov v tokovnem vodniku. Ko elektroni z gostoto n in nabojem Q povzročijo, da tok 'I' teče skozi vodnik s prerezom A, lahko hitrost premikanja v izračunamo po formuli I = nAvQ.
Povečanje uporabljene zunanje jakosti električnega polja povzroči, da elektroni hitreje pospešujejo v pozitivno smer, nasprotno smeri uporabljenega električnega polja.
Razmerje med hitrostjo odnašanja in električnim tokom
Vsak vodnik vsebuje naključno gibljive proste elektrone. Gibanje elektronov v eno smer, ki ga povzroči hitrost premikanja, ustvari tok. Hitrost odnašanja elektrona je zelo majhna, običajno v smislu 10-1gospa. Tako bo pri tej količini hitrosti elektron navadno trajal 17 minut, da bo prešel skozi vodnik dolžine enega metra.
drift-hitrost-elektronov
To pomeni, da če vklopimo električno žarnico, se mora vklopiti po 17 minutah. Toda električno žarnico v svojem domu lahko s pritiskom stikala prižgemo s hitrostjo strele. To je zato, ker hitrost električnega toka ni odvisna od hitrosti odnašanja elektrona.
Električni tok se premika s svetlobno hitrostjo. Ni ugotovljeno s hitrostjo odnašanja elektronov v materialu. Tako se lahko razlikuje glede na material, vendar je hitrost električnega toka vedno določena na svetlobni hitrosti.
Razmerje med trenutno gostoto in hitrostjo odnašanja
Gostota toka je opredeljena kot skupna količina toka, ki teče na enoto časa skozi enoto prečnega prereza vodnika. Iz formule hitrosti odnašanja je tok podan kot
I = nAvQ
tako lahko trenutno gostoto J, ko sta podana površina preseka in hitrost premika, izračunamo kot
J = I / A = nvQ
kjer je v hitrost odnašanja elektronov. Gostota toka se meri kot amper na kvadratni meter. Tako lahko iz formule rečemo, da je hitrost premikanja elektronov vodnika in njegova trenutna gostota neposredno sorazmerna drug drugemu. Ko se Drift-hitrost poveča s povečanjem jakosti električnega polja, se poveča tudi tok, ki teče na površino preseka.
Rrazmerje med hitrostjo odnašanja in časom sprostitve
V prevodniku se elektroni naključno premikajo kot molekule plina. Med tem gibanjem trčijo med seboj. Čas sprostitve elektrona je čas, ki ga potrebuje elektron, da se po trku vrne v začetno ravnotežno vrednost. Ta čas sprostitve je neposredno sorazmeren z uporabljeno zunanjo jakostjo električnega polja. Večji je čas električnega polja, več časa, ki ga potrebujejo elektroni, da po odstranitvi polja pridejo v začetno ravnovesje.
Čas sprostitve je opredeljen tudi kot čas, za katerega se lahko elektron prosto giblje med zaporednimi trki z drugimi ioni.
Ko je sila zaradi uporabljenega električnega polja eE, lahko V damo kot
V = (eE / m) T
kjer je T relaksacijski čas elektronov.
Izražanje hitrosti odnašanja
Ko mobilnost μ nosilcev naboja in jakost uporabljenega električnega polja E sta podana, potem lahko Ohmov zakon v smislu hitrosti odnašanja izrazimo kot
V = μE
Enote S.I za gibljivost elektrona so mdva/ V-s.
S.I enote električnega polja E so V / m.
Tako je enota S.I za v m / s. Ta enota S.I. je znana tudi pod imenom Axial Drift Velocity.
Tako se elektroni, ki so prisotni v vodniku, premikajo naključno, tudi če ni uporabljeno nobeno zunanje električno polje. Toda neto hitrost, ki jo proizvedejo, se zaradi naključnih trkov prekliče, tako da bo neto tok enak nič. Tako razmerje med električnim tokom, gostoto toka in hitrostjo odnašanja pomaga pri pravilnem pretoku električnega toka skozi voznik . Kaj je Drift tok?
