3.6 Transformationsbeziehungen von Transportparametern



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3.6 Transformationsbeziehungen von Transportparametern

Die Vielfalt der phänomenologischen Gleichungen (3.38), (3.39) und (3.40) trägt der Existenz mehrerer ineinander überführbarer mathematischer Formen der Entropiequelle in Gl. (3.36) Rechnung. Letztere kann mit verschiedenen Paaren konjugierter thermodynamischer Flüsse und Kräfte dargestellt werden. Mit einem bestimmten Satz thermodynamischer Kräfte ist eine spezifische Energiestromdichte verbunden. Die Wahl der treibenden Kräfte definiert die Energieform, in der Energie ausgetauscht wird.

Die Bedeutung der makroskopischen Transportparameter für verschiedene Formen des Energieaustauschs kann besonders gut im isothermischen Fall (d.h. = ) dargestellt werden. Aus Gründen der Einfachheit wird angenommen, daß der Löcherstrom null ist (d.h. ). Verwendet man in den Gleichungssystemen (3.38), (3.39), (3.40) jeweils die Bestimmungsgleichung des Elektronenstromes, um als Funktion von auszudrücken, und in die Bestimmungsgleichung von bzw. bzw. einzusetzen, ergibt sich:

   

Offensichtlich ist die Wärmeenergie, die Entropie und die Gesamtenergie (totale innere Energie) pro Elektroneneinheitsladung unter isothermischen Bedingungen. Weil nur Elektronenleitung betrachtet wird, vereinfacht sich Gl. (3.37):

 

Setzt man (3.56), (3.57), (3.58) in Gleichung (3.59) ein, ergeben sich folgende Beziehungen zwischen den Transportkoeffizienten:

 

Daraus erhält man:

 

Gl. (3.61) beweist, daß die thermoelektrische Kraft physikalisch als Entropie pro Elektroneneinheitsladung gedeutet werden muß. ist der Proportionalitätsfaktor zwischen der elektrischen Stromdichte und der ihn begleitenden Entropiestromdichte und wird deshalb auch 'Transportentropie' [26] genannt. Gl. (3.61) zeigt aber auch, daß sich die thermoelektrische Kraft als Funktion des Quasiferminiveaus, der Temperatur und der Gesamtenergie (totalen inneren Energie) pro Elektroneneinheitsladung darstellen läßt. Analoge Ergebnisse können auch für die thermoelektrische Kraft der Löcher erzielt werden.



Martin Stiftinger
Sat Jun 10 15:00:12 MET DST 1995