Nøgleforskellen mellem Fermi-energi og Fermi-niveau er, at Fermi-energi er energien af fermi-niveau, hvorimod Fermi-niveau er et mål for mindst tæt bundne elektroner i et fast stof.
Begreberne fermi-energi og Fermi-niveau er opkaldt efter fysikeren Enrico Fermi. Fermi-energi er værdien af energi for et Fermi-niveau ved absolut nultemperatur (ved 0 K), mens Fermi-niveauet er elektronernes kemiske potentiale.
Hvad er Fermi Energy?
Fermi-energi er værdien af energi for et Fermi-niveau ved absolut nultemperatur (ved 0 K). Det er den maksimale kinetiske energi en elektron kan have ved denne temperatur. Desuden er værdien af Fermi-energi konstant for et bestemt fast stof. Vi kan definere udtrykket Fermi-energi som det højeste besatte energiniveau af et materiale ved absolut nultemperatur. Med andre ord har alle elektronerne i et fast stof en tendens til at optage energitilstande ved eller under faststoffets Fermi-energi ved 0 K temperatur.
I metaller giver Fermi-energi elektronernes hastighed under ledning. Under ledning af metaller vil derfor kun elektroner, der har energi tæt på Fermi-energien, bidrage til processen.
Figur 01: Sammenligning af båndgap af metal, halvleder og isolator
Yderligere er begrebet Fermi-energi vigtigt i beskrivelsen af halvlederes adfærd. For eksempel har n-type halvledere deres fermi-energi tæt på ledningsbåndet. I modsætning hertil har p-type halvledere deres fermi-energi tæt på valensbåndet.
Hvad er Fermi-niveau?
Fermi-niveau er elektronernes kemiske potentiale. Det er et energiniveau, hvor sandsynligheden for at finde en elektron er 50%. Det er den højest besatte molekylære orbital i valensbåndet ved 0 K. Derfor er der mange ledige tilstande til at acceptere elektroner. Fermi-niveauet er placeret ved båndgabet mellem ledningsbåndet og valensbåndet.
Hvad er forskellen mellem Fermi-energi og Fermi-niveau?
Fermi-energi er værdien af energi for et Fermi-niveau ved absolut nultemperatur (ved 0 K), mens Fermi-niveauet er det kemiske potentiale af elektroner. Så vi kan sige, at den vigtigste forskel mellem fermi-energi og Fermi-niveau er, at Fermi-energi er energien på Fermi-niveau, mens Fermi-niveau er et mål for mindst tæt bundne elektroner i et fast stof.
Infografikken nedenfor giver yderligere oplysninger om forskellen mellem fermi-energi og Fermi-niveau.
Oversigt – Fermi Energy vs Fermi Level
Fermi-energi er værdien af energi for et Fermi-niveau ved absolut nultemperatur (ved 0 K), mens Fermi-niveauet er det kemiske potentiale af elektroner. Derfor er den vigtigste forskel mellem fermi-energi og Fermi-niveau, at Fermi-energi er energien af Fermi-niveau, hvorimod Fermi-niveau er et mål for mindst tæt bundne elektroner i et fast stof.
