Modelo de electrón libre

En la física del estado sólido, el modelo de electrón libre es un modelo simple para representar el comportamiento de los electrones de valencia en una estructura de cristal de un metal sólido. Fue desarrollado principalmente por Arnold Sommerfeld, que combinó el clásico modelo de Drude con las estadísticas de la mecánica cuántica de Fermi-Dirac y por lo tanto también es conocido como el modelo Drude-Sommerfeld.

En tres dimensiones, la densidad de los estados de un gas de fermiones es proporcional a la raíz cuadrada de la energía cinética de las partículas.

La aproximación de red vacía de electrón libre es la base del modelo de estructura de bandas denominado modelo de electrón casi libre. Dada su simplicidad, es sorprendente su éxito en explicar muchos fenómenos experimentales, especialmente:

• la Ley de la conductividad de Wiedemann-Franz que relaciona la conductividad térmica y la conductividad eléctrica;
• la dependencia con la temperatura de la capacidad calorífica;
• la forma de la densidad electrónica de los estados;
• el rango de valores de energía de enlace;
• conductividad eléctrica;
• emisión térmica de electrones y Emisión por efecto de campo.