Quelle ' est la différence entre lénergie de Fermi et le niveau de Fermi?

Si vous considérez un métal typique, la bande dénergie la plus élevée (cest-à-dire la bande de conduction) est partiellement remplie. La bande de conduction est effectivement continue, donc lénergie thermique peut exciter des électrons dans cette bande laissant des trous plus bas dans la bande.

Au zéro absolu, il ny a pas dénergie thermique, donc les électrons remplissent la bande en commençant par le bas et là est une coupure nette au niveau dénergie occupé le plus élevé. Cette énergie définit lénergie de Fermi.

À des températures finies, il ny a pas délectron le plus énergétique nettement défini car lénergie thermique excite continuellement des électrons dans la bande. Le mieux que vous puissiez faire est de définir le niveau dénergie avec une probabilité doccupation de 50%, et cest le niveau de Fermi.

Commentaires

• Donc, fondamentalement, cela signifie que lénergie de Fermi est quelque chose à $ T = 0K $ et le niveau de Fermi est quelque chose à $ T > 0 K $ 🙂 Y a-t-il des conclusions ou des déclarations pratiques que jobtiens quand je sais. par exemple. lénergie de Fermi et le niveau de Fermi dun métal?

Cela dépend de qui vous demandez.

Si vous demandez à une personne ayant une formation en physique des solides, elle répondra probablement dans le sens de Colin McFaul ou John Rennie: Le niveau de fermi est le même que le potentiel chimique (ou peut-être devrait-on dire « potentiel électrochimique » ), cest-à-dire lénergie à laquelle un état a 50% de chances dêtre occupé, tandis que lénergie de fermi est le niveau de fermi à zéro absolu.

Si vous demandez à quelquun avec une formation en génie des semi-conducteurs, il vous donnera probablement le même définition de «niveau de fermi», mais ils diront que «énergie de fermi» signifie exactement la même chose que niveau de fermi. (La question évidente est: « Alors quel terme un ingénieur en semi-conducteurs utiliserait-il pour décrire le niveau de fermi au zéro absolu? La réponse est, ils lappellent » le niveau de fermi au zéro absolu « !)

Lénergie de Fermi est comme vous le décrivez: cest le niveau occupé le plus élevé au zéro absolu. Le niveau de Fermi est le potentiel chimique. Cest le niveau dénergie avec 50% de chances dêtre occupé à température finie T. Lénergie de Fermi ne dépend pas de la température, le niveau de Fermi dépend de la température.

Commentaires

• Le niveau de fermi nest PAS nécessairement supérieur à lénergie de fermi. Il est plus élevé si la densité détats est une fonction croissante de lénergie, ou plus bas si la densité détats est une fonction décroissante de lénergie (jaurais pu obtenir cela à lenvers).
• Cest vraiment intéressant à apprendre! Jai juste supposé que le niveau de Fermi serait toujours supérieur ou égal à lénergie de Fermi (même mal écrit wh à je voulais dire). Je nai pas pu trouver une déclaration claire de cette possibilité dans aucun de mes livres, donc je vais vous croire sur parole. Cela semble très étrange; avez-vous une référence à un système où le niveau de Fermi est inférieur à lénergie de Fermi?
• Prenez un cristal semi-conducteur pur macroscopique à petite bande interdite avec seulement deux atomes de dopant de type n et un atome de dopant de type p . À température ambiante, le niveau de fermi est presque exactement au centre de la bande interdite – les atomes dopants ne sont pas pertinents. Au zéro absolu, le niveau de fermi (cest-à-dire lénergie de fermi) est au niveau dimpureté de type n proche du minimum de bande de conduction, cest-à-dire plus élevé. Vous pouvez changer les lettres  » n  » et  » p  » pour obtenir une situation où lénergie de fermi est inférieure.
• Est-il également vrai que la concentration de dopage modifierait à la fois le niveau de Fermi et lénergie de Fermi dun semi-conducteur dopé?
• Le niveau de Fermi, ou potentiel chimique, est en fait inférieur à l’énergie de Fermi pour tout système dans lequel la densité d’états augmente avec l’énergie – comme les électrons dans un métal à une température non nulle – donc Steve Byrnes lavait en fait à lenvers dans le premier commentaire. Référence: Schroeder, Thermal Physics, Fig. 7.14.

Niveau de Fermi comme état avec 50% la probabilité dêtre occupé par un électron pour la température donnée du solide et à une température absolue doccupation nulle est de 100%.

Lénergie de Fermi est lénergie correspondante du niveau de Fermi.

Lénergie de Fermi est la différence des énergies de la particule détat unique occupée la plus élevée et la plus basse. Mais, le niveau de Fermi est la somme de lénergie totale dune particule (cest-à-dire la somme des énergies cinétique et potentielle.