Avainero Fermi-energian ja Fermi-tason välillä on, että Fermi-energia on fermi-tason energiaa, kun taas Fermi-taso mittaa vähiten tiukasti sitoutuneita elektroneja kiinteässä aineessa.
Termit fermienergia ja Fermi-taso on nimetty fyysikko Enrico Fermin mukaan. Fermi-energia on energian arvo Fermi-tasolle absoluuttisessa nollalämpötilassa (0 K:ssa), kun taas Fermi-taso on elektronien kemiallinen potentiaali.
Mitä Fermi Energy on?
Fermi-energia on Fermi-tason energian arvo absoluuttisessa nollalämpötilassa (0 K:ssa). Se on suurin kineettinen energia, joka elektronilla voi olla tässä lämpötilassa. Lisäksi Fermi-energian arvo on vakio tietylle kiinteälle aineelle. Termi Fermi-energia voidaan määritellä materiaalin korkeimmaksi energiatasoksi absoluuttisessa nollalämpötilassa. Toisin sanoen kaikilla kiinteän aineen elektronilla on taipumus miehittää energiatiloja, jotka ovat kiinteän aineen Fermi-energiassa tai sen alapuolella 0 K:n lämpötilassa.
Metalleissa Fermi-energia antaa elektronien nopeuden johtumisen aikana. Siksi metallien johtumisen aikana vain elektronit, joiden energia on lähellä Fermi-energiaa, osallistuvat prosessiin.
Kuva 01: Metallin, puolijohteen ja eristeen kaistavälien vertailu
Lisäksi Fermi-energian käsite on tärkeä kuvattaessa puolijohteiden käyttäytymistä. Esimerkiksi n-tyypin puolijohteiden fermienergia on lähellä johtavuuskaistaa. Sitä vastoin p-tyypin puolijohteiden fermi-energia on lähellä valenssikaistaa.
Mikä on Fermi-taso?
Fermi-taso on elektronien kemiallinen potentiaali. Se on energiataso, jossa elektronin löytämisen todennäköisyys on 50%. Se on korkein varattu molekyylirata valenssikaistalla 0 K:ssa. Siksi on olemassa monia vapaita tiloja vastaanottamaan elektroneja. Fermi-taso sijaitsee bandgap-alueella, johtavuuskaistan ja valenssikaistan välissä.
Mitä eroa on Fermi-energialla ja Fermi-tasolla?
Fermi-energia on energian arvo Fermi-tasolle absoluuttisessa nollalämpötilassa (0 K:ssa), kun taas Fermi-taso on elektronien kemiallinen potentiaali. Joten voimme sanoa, että avainero fermi-energian ja Fermi-tason välillä on se, että Fermi-energia on Fermi-tason energiaa, kun taas Fermi-taso on mitta vähiten tiukasti sitoutuneista elektroneista kiinteässä aineessa.
Alla infografiassa on lisätietoja fermienergian ja Fermi-tason eroista.
Yhteenveto – Fermi Energy vs Fermi Level
Fermi-energia on energian arvo Fermi-tasolle absoluuttisessa nollalämpötilassa (0 K:ssa), kun taas Fermi-taso on elektronien kemiallinen potentiaali. Siksi avainero fermi-energian ja Fermi-tason välillä on se, että Fermi-energia on Fermi-tason energiaa, kun taas Fermi-taso on kiinteän aineen vähiten tiukasti sitoutuneiden elektronien mitta.
