Elektrische Leitfähigkeit Meßdaten

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1 Elektrische Leitfähigkeit Meßdaten
Material s [1/(Wm)] Kupfer, Silber ×107 Eisen ×107 Mangan ×105 Germanium ×100 Silizium ×10-3 GaAs ×10-6 Glas ×10-9 Porzellan ×10-13 Kochsalz (NaCl ) ×10-15 Quarz ×10-18 1025

2 Grundformeln … Ohm … Stromdichte, elektrisches Feld
… Widerstand, spezifischer Widerstand

3 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 …

4 Elektrische Leitfähigkeit Klassische Elektronentheorie
v vF … Bewegungsgleichung … Limit-Fall … Lösung der Bewegungsgleichung … Zeit zwischen zwei Zusammenstößen … Fermi-Geschwindigkeit

5 Elektrische Leitfähigkeit QM-Betrachtung
Die Fermi-Fläche (a) ohne und (b) mit elektrischem Feld

6 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

7 QM Theorie der elektrischen Leitfähigkeit

8 QM Theorie der elektrischen Leitfähigkeit
Zweidimensionale Fermi-Fläche Dreidimensionale Fermi-Fläche

9 Zustandsdichte und Anzahldichte
F(E) EF EI … Isolator, EM … Alkali-Metall, EB … Metalle mit zwei e-