페르미 에너지와 페르미 레벨의 차이는 ' 무엇입니까?

고려하는 경우 일반적인 금속은 가장 높은 에너지 대역 (즉, 전도대)이 부분적으로 채워져 있습니다. 전도대는 효과적으로 연속적이므로 열 에너지가이 대역 내의 전자를 여기시켜 대역의 아래쪽에 구멍을 남길 수 있습니다.

절대 영점에서는 열 에너지가 없으므로 전자가 아래쪽에서 시작하여 대역을 채 웁니다. 가장 높은 점유 에너지 수준에서 급격한 차단입니다. 이 에너지는 페르미 에너지를 정의합니다.

열 에너지는 밴드 내에서 전자를 지속적으로 여기시키기 때문에 유한 한 온도에서는 가장 에너지가 많은 전자가 명확하게 정의되지 않습니다. 당신이 할 수있는 최선은 50 %의 직업 확률로 에너지 수준을 정의하는 것입니다. 이것이 페르미 수준입니다.

댓글

• 그래서, 기본적으로 이것은 Fermi 에너지가 $ T = 0K $이고 Fermi 수준이 $ T에 있음을 의미합니다. > 0 K $ 🙂 내가 얻은 편리한 결론이나 진술이 있습니까? 내가 알 때. 예 : 금속의 페르미 에너지와 페르미 수준?

누구에게 물어 보는가에 따라 다릅니다.

고체 물리학 배경을 가진 사람에게 물어 보면 Colin McFaul 또는 John Rennie의 말에 따라 대답 할 것입니다. 페르미 수준은 화학적 전위와 동일합니다 (또는 “전기 화학적 전위”라고 말해야 할 수도 있음). ), 즉 상태가 점유 될 확률이 50 %이고 페르미 에너지가 절대 0 인 페르미 레벨 인 에너지입니다.

반도체 엔지니어링 배경을 가진 사람에게 물어 보면 아마도 “페르미 레벨”과 같은 정의이지만 “페르미 에너지”는 페르미 레벨과 정확히 같은 것을 의미한다고 말할 것입니다. (분명한 질문은 “그럼 반도체 엔지니어가 절대 0에서 페르미 레벨을 설명하기 위해 어떤 용어를 사용하겠습니까? 대답은”절대 0에서의 페르미 레벨 “이라고 부릅니다!)

Fermi 에너지는 설명하는대로 절대 0에서 가장 높은 점유 수준입니다. Fermi 수준은 화학적 잠재력입니다. 유한 온도 T에서 점유 될 확률은 50 %입니다. 페르미 에너지는 온도에 의존하지 않고 페르미 수준은 온도에 의존합니다.

댓글

• 페르미 레벨이 반드시 페르미 에너지보다 높지는 않습니다. 상태 밀도가 에너지의 증가 함수 인 경우 더 높거나 상태 밀도가 에너지의 감소 함수 인 경우 더 낮습니다. (거꾸로했을 수도 있습니다.)
• 정말 흥미 롭습니다. 저는 페르미 수준이 항상 페르미 에너지보다 크거나 같을 것이라고 가정했습니다 (심지어 잘못 입력해도 내 말은). 나는 내 책에서 그 가능성에 대한 명확한 진술을 찾을 수 없었기 때문에 당신의 말을 받아 들일 것입니다. 매우 이상해 보입니다. 페르미 수준이 페르미 에너지보다 낮은 시스템에 대한 언급이 있습니까?
• n 형 도펀트 원자 2 개와 p 형 도펀트 원자 1 개만있는 작은 밴드 갭 거시적 순수 반도체 결정을 가져옵니다. . 실온에서 페르미 레벨은 거의 정확하게 밴드 갭의 중심에 있으며 도펀트 원자는 관련이 없습니다. 절대 0에서 페르미 레벨 (즉, 페르미 에너지)은 전도대 최소값 근처, 즉 더 높은 n 형 불순물 레벨에 있습니다. 문자 " n " 및 " p 페르미 에너지가 낮은 상황을 가져옵니다.
• 도핑 농도가 도핑 된 반도체의 페르미 수준과 페르미 에너지를 모두 변경한다는 것도 사실입니까?
• 페르미 레벨 또는 화학적 포텐셜은 0이 아닌 온도에서 금속의 전자와 같이 에너지와 함께 상태 밀도가 증가하는 시스템의 경우 실제로 페르미 에너지보다 낮습니다 . Steve Byrnes는 실제로 첫 번째 의견에서이를 거꾸로했습니다. 참조 : Schroeder, Thermal Physics, 그림 7.14.

Fermi 수준이 50 % 인 상태 고체의 주어진 온도와 절대 영점 온도에서 전자가 차지할 확률은 100 %입니다.

페르미 에너지는 페르미 수준의 해당 에너지입니다.

페르미 에너지는 최고와 최저 점유 단일 상태 입자의 에너지 차이입니다. 그러나 페르미 수준은 입자의 총 에너지의 합 (즉) 운동 에너지와 잠재적 에너지의 합입니다.