conductiesnelheid

Conductiesnelheid, ook wel drift- ofیکشنd genoemd, is de gemiddelde snelheid van charge carriers in een geleider als gevolg van een toegepast elektrisch veld. Omdat elektronen negatief geladen zijn, is de drift snelheid richting tegengesteld aan de gebruikelijke stroomrichting.

In een uniforme geleider met dichtheid van elektronen n, dwarsdoorsnede A en stroom I heeft de drift snelheid bij benadering magnitudis v_d = I / (n e A), waarbij e de elementaire lading is. De huidige dichtheid j voldoet aan j = n e v_d; met het teken daarvan wordt rekening gehouden met de lading van de dragers.

In het Drude-model is v_d ook uit te drukken als v_d = μ E, met μ de mobiliteit van de dragers en E het elektrische veld. De geleidbaarheid σ is dan σ = n e μ, en de relatie tussen huidige en veld volgt uit Ohm’s wet j = σ E. Hiermee worden drift velocity en macroscopische stroom met elkaar verbonden via materiaal-eigenschappen.

Typische drift snelheden zijn zeer klein. Voor koper bij kamertemperatuur, met n ≈ 8,5×10^28 m^-3, een dwarsdoorsnede van 1 mm² en I = 1 A, ligt v_d rond 7×10^-5 m/s. Grotere stromen of kleinere doorsneden verhogen v_d, terwijl hogere temperatuur de mobiliteit verlaagt en daarmee v_d verkleint bij dezelfde veldsterkte.

Belangrijke nuance: drift snelheid verwijst naar de langzame gemiddelde beweging van de ladingdragers in het rooster. De snelheid waarmee signalen zich langs een geleider voortplanten wordt bepaald door de elektromagnetische fase- en groep-snelheid en ligt veel dichter bij een fractie van de lichtsnelheid, vaak aanzienlijk hoger dan v_d.

Zie ook: drift snelheid, elektrische geleiding, mobiliteit, Drude-model.