Elektrische Leitfähigkeit Meßdaten Material s [1/(Wm)] Kupfer, Silber 5×107 Eisen 1×107 Mangan 2×105 Germanium 1×100 Silizium 1×10-3 GaAs 1×10-6 Glas 1×10-9 Porzellan 1×10-13 Kochsalz (NaCl ) 1×10-15 Quarz 2×10-18 1025
Grundformeln … Ohm … Stromdichte, elektrisches Feld … Widerstand, spezifischer Widerstand
Elektrische Leitfähigkeit - Drude Theorie Elektronengas im Material Anzahl der Atome/Elektronen in den Alkali- Metallen pro m3 NA … Avogadro-Konstante d … Dichte M … Masse v … Driftgeschwindigkeit m … Masse des Elektrons E … elektrisches Feld g … Dämpfung Freie Elektronen … Wechselwirkung mit dem Kristallgitter …
Elektrische Leitfähigkeit Klassische Elektronentheorie v vF … Bewegungsgleichung … Limit-Fall … Lösung der Bewegungsgleichung … Zeit zwischen zwei Zusammenstößen … Fermi-Geschwindigkeit
Elektrische Leitfähigkeit QM-Betrachtung Die Fermi-Fläche (a) ohne und (b) mit elektrischem Feld
Elektrische Leitfähigkeit Klassische Theorie Alle Elektronen sind in Bewegung (tragen zur elektrischen Leitfähigkeit bei) QM Theorie Nur spezielle Elektronen tragen zur elektrischen Leitfähigkeit bei Die Geschwindigkeit dieser Elektronen ist vF Änderung der Anzahldichte im elektrischen Feld
QM Theorie der elektrischen Leitfähigkeit
QM Theorie der elektrischen Leitfähigkeit Zweidimensionale Fermi-Fläche Dreidimensionale Fermi-Fläche
Zustandsdichte und Anzahldichte F(E) EF EI … Isolator, EM … Alkali-Metall, EB … Metalle mit zwei e-