一个在半导体中的电子自由度是多少?

Question

一个在半导体中的电子 自由度是多少?

Answer 1

一楼没看清问题.为公平起见,我先把一楼的回答翻译成中文,加上我的评语【在黑括号内】,然后再给出我的回答.
取决于你要解什么问题【没错】.
如果我们只考虑自由费米子,那么狄拉克方程具有洛仑兹对称【胡言乱语.谁问＂自由费米子＂了?】.它的表象分类为H和自旋【H里不包含自旋?你上课睡着了吧?】.因此,我们选择这些变量【自旋是个变量,H可不是】.而且狄拉克方程具有平移不变性,所以可以用动量来表示其解【文不对题.半导体器件里几乎没有平移不变的问题】.
当有相互作用时,应该用别的,如中心力问题中用角动量【越说离题越远.半导体里哪来的中心力问题?】.
当耦合到电磁场时,事实上还有一个量子数,就是电荷【错!电荷在固体里是个常数,只有在量子场论里才是量子数】.
还有,如果我们考虑电子的弱相互作用,那么还有同位旋【一楼这是在忽悠谁呢?半导体物理要考虑同位旋,那你是不是坐火箭上下楼啊?】
正确答案：
在玻耳兹曼方程中,电子的分布函数有七个变量：三个坐标、三个动量分量、一个时间变量.如果是稳态过程,时间变量可以去掉.即使是瞬态问题,时间也不是粒子的自由度.所以从玻耳兹曼方程讲,电子应该有六个自由度.从热力学意义上讲,每个动量分量都是相应方向坐标分量的共轭变量,所以只有三个自由度.
除非做自旋电子学,否则自旋自由度可以不考虑.
简言之：玻耳兹曼方程六个自由度,热力学三个自由度.