Elektronenströmen

Elektronenströme bezeichnen die gerichtete Bewegung von Elektronen, die durch ein elektrisches Feld oder durch thermische Prozesse in Materialien oder im Vakuum erzeugt wird. In metallischen Leitern entsteht ein Elektronenstrom vor allem durch driftende Elektronen, die sich durch das angelegte Feld in eine bestimmte Richtung bewegen. Im Vakuum können Elektronen als Elektronenstrahlen auftreten, die von einer Emissionsquelle ausgehen und durch positive Anodenspannung beschleunigt werden.

In festen Leitern ist der Strom das kollektive Resultat der vielen Elektronen, deren mittlere Driftgeschwindigkeit durch das Feld bestimmt wird. Die Richtung des elektrischen Stroms folgt der Konvention von Plus nach Minus, während die Elektronen selbst in der entgegengesetzten Richtung wandern.

Elektronen können durch Thermionische Emission freigesetzt werden, etwa in Heißkathoden, oder durch Feldemission, bei der stark lokalisierte Felder Elektronen aus der Oberfläche lösen. In Vakuumröhren wird diese Emission genutzt, um Elektronenstrahlen zu erzeugen, die durch Anodenspannung beschleunigt werden. In Halbleitern entstehen Ströme durch die Bewegung von Elektronen und Löchern; in vielen Anwendungen arbeiten Elektronen- und Löcherströme gemeinsam oder gegeneinander.

Der Elektronenstrom wird in Ampere gemessen. In einfachen Fällen gilt das Ohmsche Gesetz; die Stromdichte hängt von Elektronenladungen, ihrer Beweglichkeit und dem angelegten Feld ab. Anwendungen reichen von Elektronenmikroskopen über Kathodenstrahlröhren bis hin zu modernen elektronischen Bauteilen, die auf dem Transport von Elektronen beruhen.

Historisch spielte der Begriff eine zentrale Rolle bei der Entwicklung der Elektrizität. Schon vor der Elektronenentdeckung war der Stromfluss als Bewegung entladener Ladungen bekannt; seit dem frühen 20. Jahrhundert ergänzen Halbleitertechnologien das Bild durch die Berücksichtigung von Elektronen- und Löcherströmen.