ladingshastighet

Ladingshastighet är ett begrepp inom elektroteknik och solid-state-fysik som beskriver den genomsnittliga hastigheten hos laddningbärare, vanligtvis elektroner eller hål, i ett material när ett elektriskt fält appliceras. Denna hastighet är den nettoRiktade rörelsen som uppstår till följd av fältet och står i kontrast till den slumpmässiga termiska rörelsen hos bärarna. Ladingshastigheten är central för att förstå hur elektrisk ström uppkommer i ledare och halvledare.

I ett homogent material kopplas ladingshastigheten till strömmen via strömdensiteten J. En vanlig relation är J = n q v_d, där n är densiteten av laddningsbärare, q deras laddning och v_d ladingshastigheten. För elektroner är q negativt, men storleken används i praktiken. I många modeller är ladingshastigheten v_d = μ E, där μ är mobiliteten och E är det elektromotoriska fältet. Konduktiviteten σ relateras till mobiliteten genom σ = n q μ. På detta sätt är ladingshastigheten en central länk mellan hur starkt fält som tillämpas och hur mycket ström som flyter i materialet.

Typiskt varierar ladingshastigheten med material och fältstyrka. I metaller är den ofta mycket liten under vardagliga fält, medan den i halvledare vid högre fält kan öka betydligt och uppnå betydande värden i vissa tillstånd. Exakta värden beror på materialets dopning, temperatur och konstruktion.

Ladingshastighet används i modellering av elektroniska enheter och i studier av högfältstransport, samt vid analys av ledare, transistorer och sensoriska tillämpningar. Se även driftshastighet för laddningar, mobilitet, strömdensitet och Ohms lag.