Η βασική διαφορά μεταξύ της ενέργειας Fermi και του επιπέδου Fermi είναι ότι η ενέργεια Fermi είναι η ενέργεια του επιπέδου Fermi, ενώ το επίπεδο Fermi είναι ένα μέτρο των λιγότερο στενά συνδεδεμένων ηλεκτρονίων μέσα σε ένα στερεό.
Οι όροι ενέργεια fermi και επίπεδο Fermi ονομάζονται από τον φυσικό Enrico Fermi. Η ενέργεια Fermi είναι η τιμή της ενέργειας για ένα επίπεδο Fermi σε απόλυτο μηδέν θερμοκρασία (στους 0 K) ενώ το επίπεδο Fermi είναι το χημικό δυναμικό των ηλεκτρονίων.
Τι είναι η ενέργεια Fermi;
Η ενέργεια Fermi είναι η τιμή της ενέργειας για ένα επίπεδο Fermi σε θερμοκρασία απόλυτου μηδέν (στους 0 K). Είναι η μέγιστη κινητική ενέργεια που μπορεί να έχει ένα ηλεκτρόνιο σε αυτή τη θερμοκρασία. Επιπλέον, η τιμή της ενέργειας Fermi είναι σταθερή για ένα συγκεκριμένο στερεό. Μπορούμε να ορίσουμε τον όρο ενέργεια Fermi ως το υψηλότερο κατειλημμένο ενεργειακό επίπεδο ενός υλικού σε απόλυτο μηδέν θερμοκρασία. Με άλλα λόγια, όλα τα ηλεκτρόνια ενός στερεού τείνουν να καταλαμβάνουν ενεργειακές καταστάσεις σε ή κάτω από την ενέργεια Fermi του στερεού σε θερμοκρασία 0 K.
Στα μέταλλα, η ενέργεια Fermi δίνει την ταχύτητα των ηλεκτρονίων κατά τη διάρκεια της αγωγής. Επομένως, κατά τη διάρκεια της αγωγής των μετάλλων, μόνο τα ηλεκτρόνια που έχουν ενέργεια κοντά στην ενέργεια Fermi θα συμβάλλουν στη διαδικασία.
Εικόνα 01: Σύγκριση κενών ζώνης μετάλλου, ημιαγωγού και μονωτή
Επιπλέον, η έννοια της ενέργειας Fermi είναι σημαντική για την περιγραφή της συμπεριφοράς των ημιαγωγών. Για παράδειγμα, οι ημιαγωγοί τύπου n έχουν την ενέργεια fermi τους κοντά στη ζώνη αγωγιμότητας. Αντίθετα, οι ημιαγωγοί τύπου p έχουν την ενέργεια fermi τους κοντά στη ζώνη σθένους.
Τι είναι το επίπεδο Fermi;
Το επίπεδο Fermi είναι το χημικό δυναμικό των ηλεκτρονίων. Είναι ένα ενεργειακό επίπεδο στο οποίο η πιθανότητα εύρεσης ηλεκτρονίου είναι 50%. Είναι το υψηλότερο καταλαμβανόμενο μοριακό τροχιακό στη ζώνη σθένους στους 0 K. Επομένως, υπάρχουν πολλές κενές καταστάσεις για να δεχτούν ηλεκτρόνια. Το επίπεδο Fermi βρίσκεται στο διάκενο ζώνης, μεταξύ της ζώνης αγωγιμότητας και της ζώνης σθένους.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της ενέργειας Fermi και του επιπέδου Fermi;
Η ενέργεια Fermi είναι η τιμή της ενέργειας για ένα επίπεδο Fermi σε απόλυτο μηδέν θερμοκρασία (στους 0 K) ενώ το επίπεδο Fermi είναι το χημικό δυναμικό των ηλεκτρονίων. Έτσι, μπορούμε να πούμε ότι η βασική διαφορά μεταξύ της ενέργειας Fermi και του επιπέδου Fermi είναι ότι η ενέργεια Fermi είναι η ενέργεια του επιπέδου Fermi ενώ το επίπεδο Fermi είναι ένα μέτρο των λιγότερο στενά συνδεδεμένων ηλεκτρονίων μέσα σε ένα στερεό.
Το παρακάτω infographic παρέχει πρόσθετες λεπτομέρειες σχετικά με τη διαφορά μεταξύ της ενέργειας fermi και του επιπέδου Fermi.
Σύνοψη – Fermi Energy vs Fermi Level
Η ενέργεια Fermi είναι η τιμή της ενέργειας για ένα επίπεδο Fermi σε απόλυτο μηδέν θερμοκρασία (στους 0 K) ενώ το επίπεδο Fermi είναι το χημικό δυναμικό των ηλεκτρονίων. Επομένως, η βασική διαφορά μεταξύ της ενέργειας Fermi και του επιπέδου Fermi είναι ότι η ενέργεια Fermi είναι η ενέργεια του επιπέδου Fermi, ενώ το επίπεδο Fermi είναι ένα μέτρο των λιγότερο στενά συνδεδεμένων ηλεκτρονίων μέσα σε ένα στερεό.
