Elektrisk strömtäthet

Elektrisk strömtäthet är inom elektromagnetismen den elektriska ström som flödar vinkelrätt genom en area per areaenhet.

Elektrisk strömtäthet
Grundläggande
Definition	Den elektriska strömmen som flödar vinkelrätt genom en area per areaenhet
Storhetssymbol(er)	${\vec {J}}$, ${\vec {j}}$, ${\vec {S}}$
Enheter
SI-enhet	A·m–2
SI-dimension	I·L–2

Om I är strömstyrkan, ges den elektriska strömtätheten av gränsvärdet

$J=\lim \limits _{A\rightarrow 0}{\frac {I(A)}{A}}$

där A betecknar arean.

Strömtätheten representeras ofta av en vektor J vars storlek är J och vars riktning är densamma som strömmens.

Givet en strömtäthetsvektor J, kan laddningsmängden genom en yta S mellan tidpunkterna t₁ och t₂ beräknas med en ytintegral över S, i sin tur integrerad över tidsintervallet:

$q=\int _{t_{1}}^{t_{2}}\iint _{S}\mathbf {J} \cdot \mathbf {\hat {n}} \,{\rm {d}}A\,{\rm {d}}t$

Om ström förekommer i en tunn yta eller tunn tråd, kan man analogt tala om ytströmtäthet och linjeströmtäthet med enheterna A/m respektive A.

Elektriska strömtätheten för halvledare

Elektriska strömtätheten definieras inom halvledartekniken som

$j(x)=\left\{{\begin{matrix}\underbrace {q\,\mu _{n}\,n(x)\,E} _{\textit {drift}}+\underbrace {q\,D_{n}{\frac {dn(x)}{dx}}} _{\textit {diffusion}}&{\text{elektroner}}\\\\\underbrace {q\,\mu _{p}\,p(x)\,E} _{\textit {drift}}-\underbrace {q\,D_{p}{\frac {dp(x)}{dx}}} _{\textit {diffusion}}&{\text{hål}}\end{matrix}}\right.$

där q är elementarladdningen, $\mu _{p}$ är hålmobilitet, $\mu _{n}$ är elektronmobilitet, E det elektriska fältet, $D_{p}$ är diffusionskoefficient för hål, $D_{n}$ är diffusionskoefficienten för elektroner, p(x) är hålkoncentrationen och n(x) är den fria elektronkoncentrationen.

Den totala elektriska strömtätheten j(x) har enheten A/cm².

Källor

• Cheng David K, Field and Wave Electromagnetics, Second Edition, Fourth Printing, 1991, USA & Canada