'フェルミエネルギーとフェルミ準位の違いは何ですか？

検討する場合典型的な金属の最高エネルギーバンド（すなわち伝導バンド）は部分的に満たされています。伝導帯は事実上連続しているため、熱エネルギーはこの帯内の電子を励起して、帯内の穴を低くします。

絶対ゼロでは熱エネルギーがないため、電子は下から順に帯を満たします。は、最高の占有エネルギーレベルでの急激なカットオフです。このエネルギーはフェルミエネルギーを定義します。

熱エネルギーはバンド内の電子を継続的に励起するため、有限温度では、明確に定義された最もエネルギーの高い電子はありません。あなたができる最善のことは、50％の確率でエネルギーレベルを定義することです。これがフェルミレベルです。

コメント

• つまり、基本的に、これはフェルミエネルギーが$ T = 0K $であり、フェルミ準位が$ T > 0 K $であることを意味します:)私が得た便利な結論やステートメントはありますか私が知っているとき。例えば金属のフェルミエネルギーとフェルミ準位？

誰に尋ねるかによります。

固体物理学のバックグラウンドを持つ人に尋ねると、おそらくColinMcFaulまたはJohnRennieの方針に沿って答えます。フェルミ準位は化学ポテンシャルと同じです（または「電気化学ポテンシャル」と言うべきかもしれません）。 ）、つまり、状態が占有される可能性が50％であるエネルギーであり、フェルミエネルギーは絶対ゼロのフェルミ準位です。

半導体工学のバックグラウンドを持つ人に尋ねると、おそらく「フェルミ準位」の定義は同じですが、「フェルミエネルギー」はフェルミ準位とまったく同じことを意味すると言われます。 （明らかな質問は、「それでは、半導体エンジニアは絶対零度でのフェルミ準位を説明するためにどのような用語を使用するでしょうか？答えは、彼らはそれを「絶対零度でのフェルミ準位」と呼んでいます！）

フェルミエネルギーは、あなたが説明したとおりです。絶対零度での最高占有レベルです。フェルミレベルは化学ポテンシャルです。これは、次のようなエネルギーレベルです。有限温度Tで占有される可能性は50％です。フェルミエネルギーは温度に依存しません。フェルミ準位は温度に依存します。

コメント

• フェルミ準位は必ずしもフェルミエネルギーよりも高いわけではありません。状態の密度がエネルギーの増加関数である場合は高く、状態の密度がエネルギーの減少関数である場合は低くなります（逆になっている可能性があります）。
• それは学ぶのが本当に面白いです！私はフェルミ準位が常にフェルミエネルギー以上であると仮定しました（間違って書いた場合でも私が意味した）。私の本のいずれにおいても、その可能性についての明確な声明を見つけることができなかったので、私はあなたの言葉を受け入れます。それは非常に奇妙に思えます。フェルミ準位がフェルミエネルギーよりも低いシステムについて何か言及がありますか？
• 2つのn型ドーパント原子と1つのp型ドーパント原子だけを持つ小さなバンドギャップの巨視的な純粋な半導体結晶を取り上げます。 。室温では、フェルミ準位はほぼ正確にバンドギャップの中心にあります。ドーパント原子は関係ありません。絶対零度では、フェルミ準位（つまりフェルミエネルギー）は伝導帯の最小値に近い、つまりより高いn型不純物レベルにあります。文字" n "と" p フェルミエネルギーが低い状況を取得します。
• ドーピング濃度によって、ドープされた半導体のフェルミ準位とフェルミエネルギーの両方が変化することも事実ですか？
• フェルミ準位、つまり化学ポテンシャルは、実際には、状態の密度がエネルギーとともに増加するシステム（ゼロ以外の温度の金属中の電子など）のフェルミエネルギーよりも低いので、スティーブ・バーンズは実際、最初のコメントでそれを逆にした。参照：Schroeder、Thermal Physics、図7.14。

50％の状態としてのフェルミ準位固体の特定の温度で絶対零度の温度で電子が占有される確率は100％です。

フェルミエネルギーは、フェルミ準位に対応するエネルギーです。

フェルミエネルギーは、占有されている単一状態の粒子の最高と最低のエネルギーの差です。 ただし、フェルミ準位は粒子の総エネルギーの合計（つまり、運動エネルギーと位置エネルギーの合計）です。