Ключовата разлика между енергията на Ферми и нивото на Ферми е, че енергията на Ферми е енергията на нивото на Ферми, докато нивото на Ферми е мярка за най-слабо свързаните електрони в твърдо тяло.
Термините енергия на Ферми и ниво на Ферми са кръстени на физика Енрико Ферми. Енергията на Ферми е стойността на енергията за ниво на Ферми при абсолютна нула температура (при 0 К), докато нивото на Ферми е химическият потенциал на електроните.
Какво е Fermi Energy?
Енергията на Ферми е стойността на енергията за ниво на Ферми при абсолютна нула температура (при 0 K). Това е максималната кинетична енергия, която един електрон може да има при тази температура. Освен това стойността на енергията на Ферми е постоянна за конкретно твърдо вещество. Можем да дефинираме термина енергия на Ферми като най-високото заето енергийно ниво на материал при абсолютна нулева температура. С други думи, всички електрони на твърдото тяло са склонни да заемат енергийни състояния при или под Ферми енергията на твърдото тяло при температура 0 K.
В металите енергията на Ферми дава скоростта на електроните по време на проводимостта. Следователно по време на проводимостта на металите само електрони с енергия, близка до енергията на Ферми, ще допринесат за процеса.
Фигура 01: Сравнение на пропусканията на лентите на метал, полупроводник и изолатор
Освен това концепцията за енергията на Ферми е важна при описанието на поведението на полупроводниците. Например полупроводниците от n-тип имат енергия на Ферми, близка до зоната на проводимост. За разлика от тях, p-тип полупроводниците имат енергия на Ферми близо до валентната лента.
Какво е ниво на Ферми?
Нивото на Ферми е химическият потенциал на електроните. Това е енергийно ниво, при което вероятността за намиране на електрон е 50%. Това е най-високо заетата молекулна орбитала във валентната лента при 0 K. Следователно има много свободни състояния за приемане на електрони. Нивото на Ферми се намира в забранената лента, между зоната на проводимост и валентната зона.
Каква е разликата между енергията на Ферми и нивото на Ферми?
Енергията на Ферми е стойността на енергията за ниво на Ферми при абсолютна нула температура (при 0 K), докато нивото на Ферми е химическият потенциал на електроните. И така, можем да кажем, че ключовата разлика между енергията на Ферми и нивото на Ферми е, че енергията на Ферми е енергията на нивото на Ферми, докато нивото на Ферми е мярка за най-слабо свързаните електрони в твърдо тяло.
Инфографиката по-долу предоставя допълнителни подробности за разликата между енергията на Ферми и нивото на Ферми.
Резюме – енергия на Ферми срещу ниво на Ферми
Енергията на Ферми е стойността на енергията за ниво на Ферми при абсолютна нула температура (при 0 K), докато нивото на Ферми е химическият потенциал на електроните. Следователно ключовата разлика между енергията на Ферми и нивото на Ферми е, че енергията на Ферми е енергията на нивото на Ферми, докато нивото на Ферми е мярка за най-слабо свързаните електрони в твърдо тяло.
