4.6.1 Hydrodynamischer Wärmetransport



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4.6.1 Hydrodynamischer Wärmetransport

Die hydrodynamische Behandlung des thermoelektrischen Transports basiert auf der Momentenentwicklung der Boltzmanngleichung (2.74). Ausgangspunkt ist die hydrodynamische Energiebilanzgleichung der Elektronen (2.128), die das zweite Moment der Boltzmanngleichung darstellt [155].

Wenn in Gl. (2.128) durch ersetzt wird und die beiden letzten Beiträge zur Wärmegeneration negativ genommen werden, ergibt sich die hydrodynamische Energiebilanzgleichung der Löcher:

 

Gl. (4.64) berücksichtigt die Definition der Nettorekombinationrate (2.122). Für das Phononensystem gilt Gl. (4.42). Aus Gründen einer einheitlichen Bezeichnungsweise wird ein Streuterm eingeführt.

Vernachlässigt man den Beitrag der Driftenergie zur Energiedichte , gilt nach Gl. (2.116) die Näherung:

 

In Gl. (4.65) wird das Elektronen- bzw. Löcherkollektiv als ideales Gas betrachtet. Die Energiedichte des Gitters läßt sich mit Hilfe der Wärmekapazität und der Gittertemperatur ausdrücken:

 

Setzt man eine einheitliche Temperatur voraus, können die Energiebilanzgleichungen des Elektronen-, Löcher- und Phononensystems zu einer Wärmeflußgleichung des Halbleiters zusammengefaßt werden [155]:

 

Dabei muß berücksichtigt werden, daß die Streuterme folgender Beziehung genügen [146], [152], [155]:

 

Die gesamte Wärmeleitfähigkeit des Halbleiters setzt sich aus den einzelnen Beiträgen der Teilsysteme zusammen . Die gesamte Wärmekapazität ist:

 



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