Calculateur de vitesse de dérive

La vitesse de dérive est la vitesse moyenne orientée acquise par les porteurs de charge mobiles lorsqu'un champ électrique est appliqué à un matériau. Les électrons d'un conducteur se déplacent déjà rapidement sous l'effet de l'agitation thermique, mais ces mouvements aléatoires se font dans toutes les directions et se compensent en grande partie. Le champ ajoute un faible mouvement net, appelé dérive, qui produit un courant électrique mesurable. Dans un métal courant, la dérive est souvent étonnamment lente, même si un signal électrique se propage très vite dans le circuit. À faible champ, la vitesse de dérive est proportionnelle à l'intensité du champ électrique. La constante de proportionnalité est la mobilité des porteurs, une propriété du matériau exprimée en mètres carrés par volt-seconde. Ce calculateur applique la relation entre normes v = μE, où μ est la mobilité et E le champ électrique. Les électrons ayant une charge négative, leur mouvement est opposé au sens conventionnel du champ, mais le calculateur affiche une vitesse de norme non négative. La densité de courant relie le mouvement microscopique des porteurs au courant macroscopique. Sa norme est J = nqv, où n est le nombre de porteurs mobiles par mètre cube, q la charge élémentaire et v la vitesse de dérive. Le calculateur utilise la valeur exacte de la charge élémentaire, 1.602176634 × 10^-19 coulomb. Multiplier la densité de courant par la section du conducteur donne le courant total en ampères. La mobilité dépend du matériau, de la température, de la pureté, de la structure cristalline et du type de porteur. Les métaux présentent des densités de porteurs extrêmement élevées et des mobilités relativement faibles, tandis que les semi-conducteurs peuvent avoir moins de porteurs mais une mobilité bien supérieure. À champ élevé, la vitesse peut saturer et le modèle linéaire simple ne s'applique plus. Consultez des données de transport mesurées pour analyser des dispositifs semi-conducteurs à fort champ. Saisissez toutes les grandeurs en unités SI et conservez la notation scientifique pour les très grandes densités, comme 8.5e28. Les résultats servent aux exercices, aux comparaisons de conducteurs, aux estimations pour les semi-conducteurs et à vérifier si le champ et les propriétés envisagés impliquent une densité de courant plausible. Le calcul suppose une seule espèce de porteur dont la charge a la valeur absolue de la charge élémentaire ; plusieurs types de porteurs nécessitent de sommer leurs contributions respectives.