Ključna razlika med Fermijevo energijo in Fermijevim nivojem je, da je Fermijeva energija energija Fermijevega nivoja, medtem ko je Fermijev nivo merilo najmanj tesno vezanih elektronov v trdnem telesu.
Izraza fermijeva energija in Fermijev nivo sta poimenovana po fiziku Enricu Fermiju. Fermijeva energija je vrednost energije za Fermijev nivo pri temperaturi absolutne ničle (pri 0 K), medtem ko je Fermijev nivo kemijski potencial elektronov.
Kaj je Fermijeva energija?
Fermijeva energija je vrednost energije za Fermijev nivo pri temperaturi absolutne ničle (pri 0 K). To je največja kinetična energija, ki jo lahko ima elektron pri tej temperaturi. Poleg tega je vrednost Fermijeve energije konstantna za določeno trdno snov. Izraz Fermijeva energija lahko definiramo kot najvišjo zasedeno energijsko raven materiala pri temperaturi absolutne ničle. Z drugimi besedami, vsi elektroni trdne snovi težijo k temu, da zasedejo energijska stanja pri ali pod Fermijevo energijo trdne snovi pri temperaturi 0 K.
V kovinah daje Fermijeva energija hitrost elektronov med prevajanjem. Zato bodo med prevajanjem kovin k procesu prispevali samo elektroni z energijo, ki je blizu Fermijevi energiji.
Slika 01: Primerjava pasovnih rež kovine, polprevodnika in izolatorja
Poleg tega je koncept Fermijeve energije pomemben pri opisovanju obnašanja polprevodnikov. Na primer, polprevodniki tipa n imajo fermijevo energijo blizu prevodnega pasu. V nasprotju s tem imajo polprevodniki p-tipa svojo fermijevo energijo blizu valenčnega pasu.
Kaj je Fermijeva stopnja?
Fermijev nivo je kemijski potencial elektronov. Gre za energijsko raven, pri kateri je verjetnost, da najdemo elektron, 50-odstotna. Je najvišje zasedena molekularna orbitala v valenčnem pasu pri 0 K. Zato je veliko prostih stanj za sprejem elektronov. Fermijev nivo se nahaja na pasovni vrzeli, med prevodnim in valenčnim pasom.
Kakšna je razlika med Fermijevo energijo in Fermijevim nivojem?
Fermijeva energija je vrednost energije za Fermijev nivo pri temperaturi absolutne ničle (pri 0 K), medtem ko je Fermijev nivo kemijski potencial elektronov. Torej lahko rečemo, da je ključna razlika med fermijevo energijo in Fermijevim nivojem ta, da je Fermijeva energija energija Fermijevega nivoja, medtem ko je Fermijev nivo merilo najmanj tesno vezanih elektronov v trdnem telesu.
Spodnja infografika ponuja dodatne podrobnosti o razliki med fermijevo energijo in Fermijevo ravnjo.
Povzetek – Fermijeva energija proti Fermijevi ravni
Fermijeva energija je vrednost energije za Fermijev nivo pri temperaturi absolutne ničle (pri 0 K), medtem ko je Fermijev nivo kemijski potencial elektronov. Zato je ključna razlika med fermijevo energijo in Fermijevim nivojem ta, da je Fermijeva energija energija Fermijevega nivoja, medtem ko je Fermijev nivo merilo najmanj tesno vezanih elektronov v trdnem telesu.
