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Physikerboard.De :: Thema-Überblick - Elektronen
Ein elektrisches Feld beeinflusst ein Elektron, indem es alle Wellenvektoren im Wellenpaket allmählich verschiebt, und das Elektron bewegt sich, weil sich seine Wellengruppengeschwindigkeit ändert. Auch hier wird die Art und Weise, wie ein Elektron auf Kräfte reagiert, vollständig durch seine Dispersionsrelation bestimmt. Ein freies Elektron hat die Dispersionsrelation $E=\frac{\hbar^2k^2}{2m}$, wobei m die (reale) Elektronmasse ist. Im Leitungsband ist die Dispersionsrelation $E=\frac{\hbar^2k^2}{2m^*}$ ($m^*$ ist die "effektive Masse"), also reagiert das Elektron auf Kräfte als hätte es die Masse $m^*$. SCHRITT 2: Elektronen in der Nähe des oberen Endes des Valenzbandes verhalten sich, als ob sie eine negative Masse hätten. ERKLÄRUNG: Die Dispersionsrelation im oberen Bereich des Valenzbandes ist $E=\frac{\hbar^2k^2}{2m^*}$ mit negativer effektiver Masse. Elektronen in der Nähe des oberen Endes des Valenzbandes verhalten sich also so, als hätten sie eine negative Masse. Wenn eine Kraft die Elektronen nach rechts zieht, bewegen sich diese Elektronen tatsächlich nach links!!
Als Ladungsträger wird in Physik und Chemie ein Teilchen oder ein Quasiteilchen bezeichnet, das sich frei bewegen kann und eine elektrische Ladung trägt, wie zum Beispiel das Elektron, ein Defektelektron und das Ion. In einem leitenden Medium kann ein elektrisches Feld auf diese Teilchen eine Kraft ausüben, was zu einer Bewegung der Partikel durch das Medium führt und schließlich einen elektrischen Strom ausmacht. In verschiedenen Leitmedien fungieren verschiedene Partikel als Ladungsträger:
In Metallen sind die Ladungsträger die negativ geladenen Elektronen. Ein oder zwei Valenzelektronen von jedem der Metall-Atome können sich frei in der Kristallstruktur des Metalls bewegen und bilden zusammen ein so genannten Elektronengas. Diese freien Elektronen werden auch als Leitungselektronen bezeichnet. In Halbleitern, die unter anderen in elektronischen Bauteilen wie Transistoren und integrierten Schaltkreisen verwendet werden, verhalten sich die Teilchen so, als würden effektive Teilchen, die als Elektronenlöcher mit positiver Ladung bezeichnet werden, sich durch diesen hindurch bewegen und elektrische Eigenschaften hervorrufen.