Diferença entre Fermi Energy e Fermi Level
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Diferença de chave - Fermi Energia vs Fermi Level
A energia Fermi e o nível Fermi são dois termos distintos que são frequentemente usados de forma intercambiável. A energia Fermi é uma diferença energética da energia cinética de um sistema contendo férmions, enquanto o nível Fermi é uma coleção de energias cinética e potencial de um sistema contendo férmions. o diferença chave entre energia Fermi e nível Fermi é que A energia Fermi é definida apenas para a temperatura zero absoluta, enquanto o nível Fermi é definido para qualquer temperatura.
CONTEÚDO
1. Visão geral e principais diferenças
2. O que é Fermi Energy
3. O que é o nível Fermi
4. Comparação lado a lado - Fermi Energy vs Fermi Level em forma de tabela
5. Resumo
O que é Fermi Energy?
Energia Fermi é a diferença de energia entre os estados de partícula única mais alta e mais baixa ocupada em um sistema quântico de férmions não interagindo à temperatura zero absoluta. O estado de partícula única de um sistema quântico refere-se ao estado de uma única partícula sendo isolada. Os férmions são partículas que seguem as estatísticas de Fermi-Dirac. Os férmions incluem principalmente quarks e leptons, juntamente com elétrons, prótons e nêutrons. A temperatura zero absoluta é o limite inferior de uma escala de temperatura termodinâmica.
Um gás Fermi é um grupo de partículas de férmion sem interações entre esses férmions. Portanto, é uma fase da matéria. Sabe-se que o menor estado ocupado de um gás Fermi tem uma energia cinética zero. Mas o estado mais baixo ocupado de um metal é a parte inferior de sua banda de condução (as faixas mais próximas dos níveis de Fermi, determinam a condutividade elétrica do metal).
Figura 01: Uma comparação dos intervalos de banda
Os férmions obedecem ao Princípio de Exclusão de Pauli (um princípio que afirma que dois férmions idênticos não podem ocupar o mesmo estado quântico). Portanto, os gases Fermi podem ser analisados em seu estado de partícula única. Existem diferentes estados de partícula única com energias diferentes. O estado fundamental de todo o sistema pode ser encontrado adicionando uma partícula ao sistema por vez. Esses férmions adicionados ocuparão os estados mais desocupados mais baixos desse sistema. A energia Fermi pode ser determinada quando todos os estados desocupados foram ocupados por férmions. Isso significa que, mesmo que toda a energia seja extraída de um gás Fermi, os férmions ainda estarão em movimento em alta velocidade.
O que é o nível Fermi?
Nível de Fermi é um termo usado para descrever a coleta de níveis de energia eletrônica na temperatura zero absoluta. É um conceito de estatística Fermi-Dirac. O nível de Fermi é indicado por µ ou EF. É uma quantidade termodinâmica de um corpo físico.
O nível de Fermi é definido para qualquer temperatura. O nível de Fermi refere-se ao total de energia cinética e energia potencial de um sistema termodinâmico contendo férmions. Portanto, o nível de Fermi também pode ser denominado como o potencial eletroquímico de um Fermion. O nível de Fermi pode ser definido mesmo para férmions que estão em sistemas complexos de interação quando o estado de equilíbrio termodinâmico desse sistema é considerado.
Qual é a diferença entre Fermi Energy e Fermi Level?
Fermi Energy vs Fermi Level | |
| Energia Fermi é a diferença de energia entre os estados de partícula única mais alta e mais baixa ocupada em um sistema quântico de férmions não interagindo à temperatura zero absoluta. | Nível de Fermi é um termo usado para descrever a coleta de níveis de energia eletrônica na temperatura zero absoluta. |
| Temperatura | |
| A energia Fermi é definida apenas para temperatura zero absoluta. | O nível de Fermi é definido para qualquer temperatura. |
| Relacionamento com Energia | |
| Energia Fermi é a diferença de energia cinética entre os estados de partícula única mais alta e mais baixa ocupada. | O nível de Fermi refere-se ao total de energia cinética e energia potencial de um sistema termodinâmico contendo férmions. |
| Em metais | |
| A energia Fermi de um metal é a diferença de energia entre o nível de Fermi e o estado de partícula única mais baixa ocupada. | O nível de Fermi de um metal é a energia do estado de partícula única mais alta ocupada à temperatura zero absoluta. |
| Componentes | |
| A energia Fermi é definida apenas para férmions que não interagem. | O nível de Fermi pode ser definido mesmo para férmions que estão em sistemas complexos de interação. |
Sumário - Fermi Energia vs Fermi Level
A energia e o nível de Fermi são termos confusos, pois estão intimamente relacionados, mas são diferentes um do outro. A diferença entre a energia Fermi e o nível Fermi é que a energia Fermi é definida apenas para a temperatura zero absoluta, enquanto o nível Fermi é definido para qualquer temperatura.
Referência:
1. "Energia Fermi". Wikipedia, Wikimedia Foundation, 14 de março de 2018. Disponível aqui
2. "Nível Fermi". Wikipedia, Wikimedia Foundation, 3 de março de 2018. Disponível aqui
3. "Nível Fermi". Nível Fermi e função Fermi. Disponivel aqui
Cortesia da imagem:
1. 'Comparação de intervalos de banda' Por carga indutiva (CC BY-SA 2.5) via Commons Wikimedia
