Strömdrift

Strömdrift är den del av elektrisk ström som uppstår när laddningsbärare rör sig under påverkan av ett elektriskt fält. Denna drift ger upphov till ström i ledare och halvledare och är en grundläggande mekanism i både metaller och halvledarmaterial. Strömdrift skiljer sig från diffusionströmmar som uppstår när laddningsbärare rör sig i riktningarna av koncentrationsskillnader.

När ett elektriskt fält E tillämpas får laddningsbärarna en genomsnittlig driftshastighet v_d som är proportional med fältet: v_d = μ E, där μ är mobiliteten. Strömens densitet orsakad av strömdrift kan skrivas som J_drift = q (n μ_n + p μ_p) E, där n är elektroners täthet, p hålers täthet, μ_n och μ_p deras mobiliteter, och q är elementarladdningen. Ledningsförmågan är då σ = q (n μ_n + p μ_p) och för simplicity J ≈ σ E i linjära materialförhållanden.

Diffusion, å andra sidan, följer Fick lag och beskrivs av J_diff = -D ∇n, där D är diffusionstal. Den totala strömdensiteten är därmed J = J_drift + J_diffusion. I drift-diffusionmodeller kombineras båda mekanismerna och vid stationära tillstånd kan drift och diffusion balanseras. Mobilitet, driftshastighet och därmed strömmens storlek påverkas av temperatur, materialets egenskaper och fältets styrka; vid mycket höga fält kan hastighet mättas.

Strömdrift är central i analyser av halvledarkomponenter som dioder och transistorer samt i solceller. Det utgör en nyckelkomponent i den drift-diffusionsmodell som används för att simulera elektroniska enheter.