Calculadora de velocidad de deriva

La velocidad de deriva es la velocidad media dirigida que adquieren los portadores de carga móviles cuando se aplica un campo eléctrico a un material. Los electrones de un conductor ya se mueven rápidamente por agitación térmica, pero esos movimientos aleatorios apuntan en todas direcciones y se cancelan en gran medida. El campo eléctrico añade un pequeño movimiento neto, llamado deriva, que produce una corriente eléctrica medible. La rapidez de deriva en un metal común suele ser sorprendentemente baja, aunque una señal eléctrica se propaga muy rápido por un circuito. En el régimen de campo bajo, la velocidad de deriva es proporcional a la intensidad del campo eléctrico. La constante de proporcionalidad es la movilidad de los portadores, una propiedad del material medida en metros cuadrados por voltio-segundo. Esta calculadora aplica la relación de magnitudes v = μE, donde μ es la movilidad y E el campo eléctrico. Como los electrones tienen carga negativa, su movimiento físico es opuesto al sentido convencional del campo, pero la calculadora muestra la magnitud no negativa de la velocidad. La densidad de corriente conecta el movimiento microscópico de los portadores con la corriente macroscópica. Su magnitud es J = nqv, donde n es el número de portadores móviles por metro cúbico, q la carga elemental y v la rapidez de deriva. La calculadora utiliza la carga elemental exacta de 1.602176634 × 10^-19 culombios. Al multiplicar la densidad de corriente por el área transversal del conductor se obtiene la corriente total en amperios. La movilidad depende del material, la temperatura, la pureza, la estructura cristalina y el tipo de portador. Los metales tienen densidades de portadores muy altas y movilidades relativamente bajas, mientras que los semiconductores pueden tener concentraciones menores y una movilidad mucho mayor. Con campos intensos, la velocidad puede saturarse y el modelo lineal simple deja de ser válido. Consulta datos de transporte medidos al analizar dispositivos semiconductores sometidos a campos altos. Introduce todas las cantidades en unidades SI y usa notación científica para densidades muy grandes, como 8.5e28. Los resultados sirven para ejercicios, comparaciones de conductores, estimaciones de semiconductores y comprobaciones de si un campo y unas propiedades propuestos implican una densidad de corriente plausible. El cálculo supone una sola especie de portador con carga de magnitud elemental; los materiales con varios tipos requieren sumar sus contribuciones individuales a la densidad de corriente.