Calculadora de velocidade de deriva

A velocidade de deriva é a velocidade média orientada adquirida pelos portadores de carga móveis quando um campo elétrico é aplicado a um material. Os elétrons de um condutor já se movem rapidamente devido à agitação térmica, mas esses movimentos aleatórios apontam em todas as direções e se cancelam em grande parte. O campo elétrico acrescenta um pequeno movimento líquido, chamado deriva, que produz uma corrente elétrica mensurável. Em um metal comum, a deriva costuma ser surpreendentemente lenta, embora um sinal elétrico se propague muito rapidamente pelo circuito. No regime de campo baixo, a velocidade de deriva é proporcional à intensidade do campo elétrico. A constante de proporcionalidade é a mobilidade dos portadores, uma propriedade do material medida em metros quadrados por volt-segundo. Esta calculadora aplica a relação entre módulos v = μE, em que μ é a mobilidade e E é o campo elétrico. Como os elétrons têm carga negativa, seu movimento físico é oposto ao sentido convencional do campo, mas a calculadora informa o módulo não negativo da velocidade. A densidade de corrente conecta o movimento microscópico dos portadores à corrente macroscópica. Seu módulo é J = nqv, em que n é o número de portadores móveis por metro cúbico, q é a carga elementar e v é o módulo da velocidade de deriva. A calculadora usa a carga elementar exata de 1.602176634 × 10^-19 coulomb. Multiplicar a densidade de corrente pela área da seção transversal do condutor fornece a corrente total em amperes. A mobilidade depende do material, da temperatura, da pureza, da estrutura cristalina e do tipo de portador. Metais têm densidades de portadores extremamente altas e mobilidades relativamente baixas, enquanto semicondutores podem ter concentrações menores e mobilidade muito maior. Em campos intensos, a velocidade pode saturar e o modelo linear simples deixa de ser válido. Consulte dados de transporte medidos ao analisar dispositivos semicondutores em campos elevados. Insira todas as grandezas em unidades SI e use notação científica para densidades muito grandes, como 8.5e28. Os resultados são úteis para exercícios, comparação de condutores, estimativas de semicondutores e avaliação da plausibilidade da densidade de corrente associada a um campo e a propriedades propostas. O cálculo considera uma única espécie de portador com carga de módulo igual à carga elementar; materiais com vários tipos exigem a soma de suas contribuições individuais à densidade de corrente.