Разлика между енергията на Fermi и нивото на Fermi

Ключова разлика - Ферми Енергия срещу ниво Ферми
 

Енергията на Ферми и нивото на Ферми са два различни термина, които често се използват взаимозаменяемо. Енергията на Ферми е енергийна разлика от кинетичната енергия на система, съдържаща фермиони, докато нивото на Ферми е съвкупност от кинетични и потенциални енергии на система, съдържаща фермиони. Най- ключова разлика между енергията на Ферми и нивото на Ферми е това Енергията на Ферми се определя само за абсолютна нулева температура, докато нивото на Ферми е определено за всяка температура.

СЪДЪРЖАНИЕ

1. Преглед и ключова разлика
2. Какво е Fermi Energy
3. Какво е ниво на Ферми
4. Паралелно сравнение - Fermi Energy vs Fermi Level в таблична форма
5. Обобщение

Какво е Fermi Energy?

Ферми енергията е енергийната разлика между най-високите и най-ниско заетите едночастични състояния в квантова система от не взаимодействащи фермиони при абсолютна нулева температура. Състоянието на една частица на квантова система се отнася до състоянието на изолирана единична частица. Фермионите са частици, които следват статистиката на Fermi-Dirac. Фермионите включват основно кварки и лептони, заедно с електрони, протони и неутрони. Абсолютната нулева температура е долната граница на термодинамичната скала на температурата.

Ферми газ е група от фермионни частици, които нямат взаимодействие между тези фермиони. Следователно, това е фаза на материята. Известно е, че най-ниското заето състояние на газ от Ферми има нулева кинетична енергия. Но най-ниското заето състояние на метал е дъното на неговата проводимост на лентата (лентите, най-близки до нивата на Ферми, по този начин определят електрическата проводимост на метала).

Фигура 01: Сравнение на честотните пропуски

Фермионите се подчиняват на принципа на изключване на Паули (Принцип, според който два еднакви фермиона не могат да заемат едно и също квантово състояние). Следователно газовете на Ферми могат да бъдат анализирани в състояние на една частица. Има различни състояния на една частица, които имат различни енергии. Основното състояние на цялата система може да бъде открито чрез добавяне на една частица в системата наведнъж. Тези добавени фермиони след това ще заемат най-ниските незаети държави в тази система. Енергията на Ферми може да бъде определена, когато всички незаети държави са заети от фермиони. Това означава, че дори и цялата енергия да бъде извлечена от газ на Ферми, фермионите все още ще бъдат в движение с висока скорост.

Какво е ниво на Ферми?

Нивото на Ферми е термин, използван за описване на събирането на нивата на електронна енергия при абсолютна нулева температура. Това е концепция за статистиката на Ферми-Дирак. Нивото на Fermi се обозначава с µ или E_F. Това е термодинамично количество на физическо тяло.

Нивото на Fermi е определено за всяка температура. Нивото на Ферми се отнася до общата кинетична енергия и потенциалната енергия на термодинамична система, съдържаща фермиони. Следователно нивото на Ферми също може да бъде наречено като електрохимичен потенциал на Фермион. Нивото на Ферми може да бъде определено дори за фермиони, които са в сложни взаимодействащи системи, когато се отчита термодинамичното състояние на равновесие на тази система.

Каква е разликата между Fermi Energy и Fermi Level?

Fermi Energy vs Fermi Level
Ферми енергията е енергийната разлика между най-високите и най-ниско заетите едночастични състояния в квантова система от не взаимодействащи фермиони при абсолютна нулева температура.	Нивото на Ферми е термин, използван за описване на събирането на нивата на електронна енергия при абсолютна нулева температура.
температура
Енергията на Ферми се определя само за абсолютна нулева температура.	Нивото на Ферми е определено за всяка температура.
Връзка с енергията
Ферми енергията е разликата в кинетичната енергия между най-високите и най-ниско заетите едночастични състояния.	Нивото на Ферми се отнася до общата кинетична енергия и потенциалната енергия на термодинамична система, съдържаща фермиони.
В метали
Енергията на Ферми на метал е енергийната разлика между нивото на Ферми и състоянието на най-ниската заета единична част.	Нивото на Ферми в метала е енергията на най-високо заетото състояние на единични частици при абсолютна нулева температура.
елементи
Енергията на Ферми е определена само за не взаимодействащи фермиони.	Нивото на Ферми може да бъде определено дори за фермиони, които са в сложни взаимодействащи системи.

резюме - Ферми Енергия срещу ниво Ферми

Енергията на Ферми и нивото на Ферми са объркващи термини, тъй като са тясно свързани, но са различни един от друг. Разликата между енергията на Ферми и нивото на Ферми е, че енергията на Ферми се определя само за абсолютна нулева температура, докато нивото на Ферми е определено за всяка температура.

справка:

1. "Ферми енергия." Уикипедия, Фондация Уикимедия, 14 март 2018 г. Достъпно тук 
2. "Ниво на Ферми." Уикипедия, Фондация Уикимедия, 3 март 2018 г. Достъпно тук
3. "Ниво на Ферми." Нивото на Ферми и Ферми функция. Налични тук 

С любезност на изображенията:

1. 'Сравнение на разликата в диапазона' чрез индуктивно натоварване (CC BY-SA 2.5) през Wikimedia на Commons