漂移速度計算器

漂移速度是對材料施加電場後，可移動電荷載子所獲得的平均定向速度。導體中的電子原本就因熱運動而快速移動，但這些隨機運動朝向各個方向，整體上大多互相抵銷。電場會額外產生微小的淨定向運動，稱為漂移，進而形成可量測的電流。一般金屬中的漂移速率往往慢得令人驚訝，儘管電訊號在電路中的傳播非常快速。 在低電場範圍內，漂移速度與電場強度成正比。比例常數為載子遷移率，是以平方公尺每伏特秒表示的材料性質。本計算器採用大小關係 v = μE，其中 μ 為遷移率，E 為電場強度。電子帶負電，因此實際運動方向與一般定義的電場方向相反，但計算器顯示的是非負的速率大小。 電流密度將微觀載子運動與巨觀電流連結起來。其大小為 J = nqv，其中 n 為每立方公尺內可移動載子的數量，q 為基本電荷，v 為漂移速率。計算器採用精確的基本電荷值 1.602176634 × 10^-19 庫侖。電流密度乘以導體的橫截面積，即可得到以安培表示的總電流。 遷移率取決於材料、溫度、純度、晶體結構與載子類型。金屬的載子密度極高，遷移率則相對較低；半導體的載子濃度可能較低，但遷移率高出許多。在強電場下，載子速度可能飽和，簡單的線性遷移率模型便不再適用。分析高電場半導體元件時，請參考實測傳輸資料。 所有物理量請使用國際單位制輸入，對於 8.5e28 這類極大的載子密度，請保留科學記號。結果適用於課堂習題、導體比較、半導體估算，以及確認所設定的電場與材料性質是否對應合理的電流密度。計算假設只有一種載子，且其電荷量大小等於基本電荷；具有多種載子的材料，必須分別計算並加總各自的電流密度貢獻。