Электронная температура — это физическая величина, описывающая среднюю энергию случайного движения электронов зоны проводимости в кристаллических полупроводниках, подверженных воздействию электрического поля. Это состояние возникает, когда частота столкновений между электронами значительно превышает частоту их взаимодействий с фононами кристаллической решетки. В таких условиях в подсистеме электронов проводимости устанавливается частичное равновесие, которое описывается распределением, близким к распределению Максвелла с температурой , определяемой из уравнения
где — постоянная Больцмана. Для анизотропных функций распределений вводят продольную и поперечную электронные температуры.
Электронная температура характеризует неравновесное состояние, в котором электронная подсистема, получая энергию от электрического поля, не успевает достичь статистического равновесия с фононами при температуре решетки ≪. Разница между и пропорциональна подвижности электронов проводимости, времени релаксации энергии и квадрату напряжённости электрического поля. В условиях значительно ниже температуры Дебая, электроны проводимости рассеивают энергию в основном на длинноволновых фононах, что может привести к значительной разнице в средней энергии электронов и фононов.
Плазма Понятие электронной температуры не применимо, если частота столкновений между электронами меньше, чем частота их взаимодействий с решёткой. Также понятие электронной температуры применяется для описания плазмы, где различие между электронной и ионной температурами возможно из-за медленного обмена энергией между электронами и ионами из-за значительной разницы в массах. Аналогично, в магнетиках вводится понятие спиновой температуры, где аналогом электрон-электронных взаимодействий являются спин-спиновые взаимодействия.
Электронная температура в плазме зависит от функции распределения электронов по скоростям () или энергии, координатам () и времени (). она определяется интегральным соотношением
где — средняя скорость дрейфа электронов. Если частота столкновений между электронами , перераспределяющих энергию между ними, велика по сравнению с обратным временем , характеризующим рассеяние энергии электронов на атомах и ионах в плазме, взаимодействии с фононами в кристалле, или с электрическим полем, то за время порядка в неравновесной системе устанавливается равновесие в электронной подсистеме, и распределение характеризуется максвелловской функцией распределения с температурой .
Примечания
Категория:Физика твёрдого тела Категория:Физика плазмы