Razlika između energije Fermija i razine Fermija

Ključna razlika - Fermi energija vs Fermi Level
 

Fermijeva energija i Fermi razina dva su različita pojma koji se često upotrebljavaju naizmjenično. Fermijeva energija je energetska razlika kinetičke energije sustava koji sadrži fermione, dok je nivo Fermija skup kinetičkih i potencijalnih energija sustava koji sadrži fermione. ključna razlika između Fermijeve energije i Fermi razine je to Fermi energija je definirana samo za apsolutnu nultu temperaturu dok je nivo Fermija definiran za bilo koju temperaturu.

SADRŽAJ

1. Pregled i ključne razlike
2. Što je Fermi energija
3. Što je Fermi razina
4. Usporedna usporedba - razina Fermi energije prema Fermi u tabelarnom obliku
5. Sažetak

Što je Fermi energija?

Fermijeva energija je energetska razlika između najviše i najniže zauzetih jednostrukih čestica u kvantnom sustavu ne-interaktivnih fermiona pri apsolutnoj nultoj temperaturi. Stanje jednostruke čestice kvantnog sustava odnosi se na stanje izolirane jednostruke čestice. Fermioni su čestice koje slijede Fermi-Dirac statistiku. Fermioni uglavnom uključuju kvarkove i leptone zajedno s elektronima, protonima i neutronima. Apsolutna nulta temperatura je donja granica termodinamičke ljestvice temperature.

Fermi plin je skupina fermionskih čestica koje nemaju interakcije između tih fermiona. Dakle, to je faza materije. Poznato je da je najniže zauzeto stanje Fermijevog plina nulte kinetičke energije. Ali najniže zauzeto stanje metala je dno njegovog vodljivog pojasa (pojasevi najbliži nivoima Fermija, čime se određuje električna vodljivost metala).

Slika 01: Usporedba pojasa praznina

Fermioni su u skladu s Paulijevim principom isključenja (Načelo koje kaže da dva identična fermiona ne mogu imati isto kvantno stanje). Stoga se Fermijevi plinovi mogu analizirati u stanju njihove čestice. Postoje različita stanja jednostrukih čestica koja imaju različitu energiju. Osnovno stanje cijelog sustava može se pronaći dodavanjem po jedne čestice u sustav. Ti dodani fermioni će tada zauzeti najniža nezauzeta stanja u tom sustavu. Fermijeva energija može se odrediti kada su sva nezauzeta stanja zauzeti fermioni. To znači, čak i ako se sva energija izvuče iz Fermi plina, fermioni će i dalje biti u pokretu pri velikim brzinama.

Što je razina Fermija?

Fermi razina je pojam koji se koristi za opisivanje sakupljanja razina energije elektrona pri apsolutnoj nultu temperaturi. To je koncept statistike Fermi-Dirac. Fermi razina označava se s µ ili E_F. To je termodinamička količina fizičkog tijela.

Fermi razina definirana je za bilo koju temperaturu. Fermijeva razina odnosi se na ukupnu kinetičku energiju i potencijalnu energiju termodinamičkog sustava koji sadrži fermione. Stoga se Fermijeva razina također može nazvati elektrokemijskim potencijalom Fermiona. Fermijeva razina može se definirati čak i za fermione koji su u složenim interaktivnim sustavima kada se razmatra termodinamičko stanje ravnoteže tog sustava.

Koja je razlika između Fermijeve energije i razine Fermija?

Fermi energija vs razina Fermija
Fermi energija je razlika u energiji između najviše i najniže zauzetih jednočestičnih stanja u kvantnom sustavu ne-interaktivnih fermiona pri apsolutnoj nultoj temperaturi.	Fermi razina je pojam koji se koristi za opisivanje sakupljanja razina energije elektrona pri apsolutnoj nultu temperaturi.
Temperatura
Fermi energija je definirana samo za apsolutnu nultu temperaturu.	Razina Fermija je definirana za bilo koju temperaturu.
Odnos s energijom
Fermi energija je razlika kinetičke energije između najviših i najnižih zauzetih stanja jednostrukih čestica.	Fermi razina odnosi se na ukupnu kinetičku energiju i potencijalnu energiju termodinamičkog sustava koji sadrži fermione.
U metali
Fermijeva energija metala je razlika u energiji između Fermijeve razine i stanja u najnižoj zauzetoj jedinici.	Fermijeva razina metala je energija najviše zauzetih stanja pojedinih čestica pri apsolutnoj nultu temperaturi.
komponente
Fermijeva energija definirana je samo za fermije koji ne djeluju.	Razina Fermija može se definirati čak i za fermione koji su u složenim interaktivnim sustavima.

Sažetak - Fermi energija vs Fermi Level

Fermijeva energija i nivo Fermija zbunjuju su pojmove jer su usko povezani, ali su međusobno različiti. Razlika između Fermijeve energije i Fermijeve razine je u tome što je Fermi energija definirana samo za apsolutnu nultu temperaturu dok je Fermi razina definirana za bilo koju temperaturu..

Referenca:

1. "Fermi energija." Wikipedia, Zaklada Wikimedia, 14. ožujka 2018. Dostupno ovdje 
2. "Fermi razina." Wikipedia, Zaklada Wikimedia, 3. ožujka 2018. Dostupno ovdje
3. "Razina Fermija." Fermi nivo i funkcija Fermija. Dostupno ovdje 

Ljubaznošću slike:

1. 'Usporedba razmaka' i induktivno opterećenje (CC BY-SA 2.5) putem Wikimedije Commons