Elektronentemperatur

Elektronentemperatur

Von Elektronentemperatur wird in der Physik gesprochen, wenn ein System von Elektronen vorliegt und ihre Bewegungsenergie quantifiziert werden soll. Dabei kann fast beliebig zwischen einer Angabe der Temperatur und der Energie gewechselt werden.

Formal ist im thermodynamischen Gleichgewicht bei einer Maxwell-Boltzmann-Verteilung der Elektronen dieser Zusammenhang gegeben durch die Gleichung:[1]

$ E_e = \frac{3}{2} k_\mathrm{B} T_e\, , $

wobei

$ E_e $ die Elektronenenergie in eV,
$ T_e $ die Elektronentemperatur in Kelvin und
$ k_\mathrm{B} $ die Boltzmann-Konstante ist.

Da jeder Freiheitsgrad mit einem Faktor ½ zur Energie beiträgt, ergibt sich bei drei Freiheitsgraden die obige Formel. Um eine Temperatur als Energie auszudrücken, wird zur Umrechnung nur die Boltzmann-Konstante genutzt. Mit den drei Freiheitsgraden errechnet sich bei einer Energie von 1 eV eine entsprechende Temperatur von etwa 7736 Kelvin.

Des Weiteren kann man diese Temperatur nicht direkt mit fühlbaren Temperaturen zum Beispiel der Luft gleichsetzen, da die Elektronen aufgrund ihrer geringen Masse wenig zur fühlbaren Wärme beitragen.

Einzelnachweise

  1. P. Grosse: Freie Elektronen in Festkörpern. Springer-Verlag, 2013, ISBN 3-642-95344-1, S. 40 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

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