Drifthastighet

Drifthastighet, eller drift velocity, är den gennomsnittliga hastigheten hos fria laddningsbärare i ett material som uppstår när ett elektriskt fält appliceras. Den beskriver den långsiktiga, riktade rörelsen av elektroner eller hål i en ledare eller halvledare och skiljer sig från de snabba, slumpmässiga termiska rörelserna som dominerar utan fält.

Drifthastigheten är kopplad till strömmen genom relationen J = n q v_d, där J är strömdensiteten, n bärartäthet, q bärarens laddning och v_d drift velocity. Det går även att skriva v_d = J/(n q) eller v_d = μ E, där μ är bärarens mobilitet och E är det elektriska fältet. I Drude-modellen är μ = q τ / m, med τ gennomsnittlig relaxationstid och m bärarens effektiva massa. Dessa uttryck visar hur materialets egenskaper och det tillämpade fältet reglerar driftshastigheten.

Materialberoende är framträdande. I metaller är mängden laddningsbärare mycket stor, men mobilteten är låg, vilket ger driftshastigheter som ofta är små under vardagliga fält och leder till strömmar trots små vektorer. I halvledare kan mobiliteten vara betydligt högre och driftshastigheter uppnå hundratals meter per sekund vid starka fält, även om hastigheten ibland även begränsas av effekt som velocity saturation. Drifthastigheten är vanligtvis mycket mindre än den termiska hastigheten hos partiklarna vid rumstemperatur, men den bestämmer den långsiktiga riktningen och storleken på elektriska strömmen i ett ledare eller en komponent.