Razlika med energijo Fermi in nivojem Fermija

Ključna razlika - Fermi Energija v višini Fermi
 

Energija Fermi in nivo Fermi sta dva različna izraza, ki se pogosto uporabljata medsebojno. Fermijeva energija je energijska razlika kinetične energije sistema, ki vsebuje fermione, medtem ko je nivo Fermi zbirka kinetičnih in potencialnih energij sistema, ki vsebuje fermione. The ključna razlika med energijo Fermi in nivojem Fermi je to Fermijeva energija je določena samo za absolutno ničelno temperaturo, medtem ko je nivo Fermi določen za katero koli temperaturo.

VSEBINA

1. Pregled in ključne razlike
2. Kaj je Fermi energija
3. Kaj je stopnja Fermija
4. Primerjalna primerjava - nivo Fermi energije v primerjavi s Fermijem v tabeli
5. Povzetek

Kaj je Fermi energija?

Fermijeva energija je energijska razlika med najvišjimi in najnižjimi zasedenimi eno delnimi stanji v kvantnem sistemu nedelujočih fermion pri absolutni ničelni temperaturi. Stanje enodelnega kvantnega sistema se nanaša na stanje izoliranega posameznega delca. Fermioni so delci, ki sledijo statistiki Fermi-Dirac. Fermioni vključujejo predvsem kvarke in leptone skupaj z elektroni, protoni in nevtroni. Absolutna ničelna temperatura je spodnja meja termodinamične temperaturne lestvice.

Fermijev plin je skupina fermionskih delcev, ki nima interakcij med temi fermioni. Torej gre za fazo materije. Znano je, da ima najnižje zasedeno stanje Fermi plina nič kinetične energije. Toda najnižje zasedeno stanje kovine je dno njenega prevodnega pasu (pasovi, ki so najbližji nivojem Fermi, torej določajo električno prevodnost kovine).

Slika 01: Primerjava vrzeli v pasu

Fermioni so v skladu z načelom izključitve Paulija (Načelo, ki določa, da dva enaka fermiona ne moreta imeti istega kvantnega stanja). Zato lahko Fermijeve pline analiziramo v stanju z enim delcem. Obstajajo različna stanja enojnih delcev, ki imajo različne energije. Osnovno stanje celotnega sistema lahko ugotovite tako, da dodate en delček v sistem hkrati. Ti dodani fermioni bodo nato zasedli najnižja nezasedena stanja tega sistema. Energijo Fermi je mogoče določiti, ko so fermioni zasedeli vsa nezasedena stanja. To pomeni, da tudi če se vsa energija črpa iz Fermi plina, bodo fermioni še vedno v gibanju pri velikih hitrostih.

Kaj je stopnja Fermija?

Fermi nivo je izraz, ki se uporablja za opisovanje zbiranja ravni elektronov pri absolutni ničelni temperaturi. Gre za koncept statistike Fermi-Dirac. Fermijev nivo je označen z µ ali E_F. To je termodinamična količina fizičnega telesa.

Raven Fermi je določena za katero koli temperaturo. Raven Fermi se nanaša na celotno kinetično in potencialno energijo termodinamičnega sistema, ki vsebuje fermione. Zato lahko nivo Fermija poimenujemo tudi kot elektrokemični potencial Fermiona. Raven Fermija je mogoče določiti celo za fermione, ki so v zapletenih interaktivnih sistemih, če upoštevamo termodinamično ravnovesje tega sistema.

Kakšna je razlika med energijo Fermi in stopnjo Fermija?

Fermi energija proti ravni Fermi
Fermijeva energija je energijska razlika med najvišjimi in najnižjimi zasedenimi eno delnimi stanji v kvantnem sistemu nedelujočih fermion pri absolutni ničelni temperaturi.	Fermi nivo je izraz, ki se uporablja za opisovanje zbiranja ravni elektronov pri absolutni ničelni temperaturi.
Temperatura
Fermijeva energija je določena samo za absolutno ničlo temperature.	Fermi nivo je določen za katero koli temperaturo.
Odnos z energijo
Fermijeva energija je razlika v kinetični energiji med najvišjimi in najnižjimi zasedenimi eno delnimi stanji.	Fermi nivo se nanaša na celotno kinetično energijo in potencialno energijo termodinamičnega sistema, ki vsebuje fermione.
In Metals
Fermijeva energija kovine je energijska razlika med nivojem Fermija in najslabšim stanjem enosmernih delcev.	Fermijeva kovina je energija najvišje zasedenega stanja posameznih delcev pri absolutni ničelni temperaturi.
Komponente
Energija Fermi je opredeljena samo za fermijo, ki ne delujejo.	Raven Fermija je mogoče določiti celo za fermione, ki so v kompleksnih interaktivnih sistemih.

Povzetek - Fermi Energija v višini Fermi

Energija Fermi in nivo Fermi sta zmedena pojma, saj sta tesno povezana, vendar se med seboj razlikujeta. Razlika med Fermijevo energijo in nivojem Fermija je v tem, da je Fermijeva energija določena samo za absolutno ničelno temperaturo, medtem ko je nivo Fermija določen za katero koli temperaturo..

Referenca:

1. "Fermijeva energija." Wikipedia, fundacija Wikimedia, 14. marec 2018. Na voljo tukaj 
2. "Fermijev nivo." Wikipedia, fundacija Wikimedia, 3. marca 2018. Na voljo tukaj
3. "Fermijev nivo." Fermi nivo in funkcija Fermi. Na voljo tukaj 

Vljudnost slik:

1. 'Primerjava vrzeli' med induktivno obremenitvijo (CC BY-SA 2.5) prek Commons Wikimedia