Nøkkelforskjellen mellom Fermi-energi og Fermi-nivå er at Fermi-energi er energien til fermi-nivå, mens Fermi-nivå er et mål på minst tett bundne elektroner i et fast stoff.
Begrepene fermi-energi og Fermi-nivå er oppk alt etter fysikeren Enrico Fermi. Fermi-energi er verdien av energi for et Fermi-nivå ved absolutt nulltemperatur (ved 0 K), mens Fermi-nivået er det kjemiske potensialet til elektroner.
Hva er Fermi Energy?
Fermi-energi er verdien av energi for et Fermi-nivå ved absolutt nulltemperatur (ved 0 K). Det er den maksimale kinetiske energien et elektron kan ha ved denne temperaturen. Dessuten er verdien av Fermi-energi konstant for et bestemt fast stoff. Vi kan definere begrepet Fermi-energi som det høyeste okkuperte energinivået til et materiale ved absolutt nulltemperatur. Med andre ord har alle elektronene til et fast stoff en tendens til å oppta energitilstander ved eller under faststoffets Fermi-energi ved 0 K temperatur.
I metaller gir Fermi-energi hastigheten til elektroner under ledning. Under ledning av metaller vil derfor kun elektroner som har energi nær Fermi-energien bidra til prosessen.
Figur 01: Sammenligning av båndgap av metall, halvleder og isolator
I tillegg er konseptet Fermi-energi viktig for å beskrive atferden til halvledere. For eksempel har n-type halvledere sin fermi-energi nær ledningsbåndet. Derimot har halvledere av p-type sin fermi-energi nær valensbåndet.
Hva er Fermi-nivå?
Fermi-nivå er det kjemiske potensialet til elektroner. Det er et energinivå der sannsynligheten for å finne et elektron er 50 %. Det er den høyeste okkuperte molekylære orbitalen i valensbåndet ved 0 K. Derfor er det mange ledige tilstander for å akseptere elektroner. Fermi-nivået er plassert ved båndgapet, mellom ledningsbåndet og valensbåndet.
Hva er forskjellen mellom Fermi Energy og Fermi Level?
Fermi-energi er verdien av energi for et Fermi-nivå ved absolutt nulltemperatur (ved 0 K), mens Fermi-nivået er det kjemiske potensialet til elektroner. Så vi kan si at nøkkelforskjellen mellom fermi-energi og Fermi-nivå er at Fermi-energi er energien til Fermi-nivå, mens Fermi-nivå er et mål på minst tett bundne elektroner i et fast stoff.
Infografikken nedenfor gir ytterligere detaljer om forskjellen mellom fermi-energi og Fermi-nivå.
Sammendrag – Fermi Energy vs Fermi Level
Fermi-energi er verdien av energi for et Fermi-nivå ved absolutt nulltemperatur (ved 0 K), mens Fermi-nivået er det kjemiske potensialet til elektroner. Derfor er nøkkelforskjellen mellom fermi-energi og Fermi-nivå at Fermi-energi er energien til Fermi-nivå, mens Fermi-nivå er et mål på minst tett bundne elektroner i et fast stoff.
