Diferença entre Fermi Energy e Fermi Level

o diferença chave entre energia Fermi e nível Fermi é que A energia de Fermi é a energia do nível de fermi, enquanto o nível de Fermi é uma medida dos elétrons menos fortemente presos dentro de um sólido.

Os termos energia fermi e nível Fermi são nomeados após o físico Enrico Fermi. Energia Fermi é o valor da energia para um nível de Fermi na temperatura zero absoluta (a 0 K), enquanto o nível de Fermi é o potencial químico dos elétrons.

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 - energia Fermi vs nível de Fermi em forma de tabela
5. Resumo

O que é Fermi Energy?

Energia Fermi é o valor da energia para um nível de Fermi na temperatura zero absoluta (a 0 K). É a energia cinética máxima que um elétron pode ter nessa temperatura. Além disso, o valor da energia Fermi é constante para um sólido em particular. Podemos definir o termo energia Fermi como o nível de energia ocupado mais alto de um material à temperatura zero absoluta. Em outras palavras, todos os elétrons de um sólido tendem a ocupar estados de energia iguais ou inferiores à energia de Fermi do sólido à temperatura de 0 K.

Nos metais, a energia Fermi fornece a velocidade dos elétrons durante a condução. Portanto, durante a condução de metais, apenas elétrons com energia próxima à energia de Fermi contribuirão para o processo.

Figura 01: Comparando intervalos de banda de metal, semicondutor e isolador

Além disso, o conceito de energia Fermi é importante na descrição do comportamento dos semicondutores. Por exemplo, semicondutores do tipo n têm sua energia fermi próxima à banda de condução. Por outro lado, os semicondutores do tipo p têm sua energia fermi próxima à banda de valência.

O que é o nível Fermi?

O nível de Fermi é o potencial químico dos elétrons. É um nível de energia em que a probabilidade de encontrar um elétron é de 50%. É o orbital molecular mais alto ocupado na faixa de valência em 0 K. Portanto, existem muitos estados vagos para aceitar elétrons. O nível de Fermi está localizado no intervalo da banda, entre a banda de condução e a banda de valência.

Qual é a diferença entre Fermi Energy e Fermi Level?

Energia Fermi é o valor da energia para um nível de Fermi na temperatura zero absoluta (a 0 K), enquanto o nível de Fermi é o potencial químico dos elétrons. Então, podemos dizer que a principal diferença entre a energia fermi e o nível de Fermi é que a energia Fermi é a energia do nível de Fermi, enquanto o nível de Fermi é uma medida dos elétrons menos fortemente presos em um sólido.

O infográfico abaixo fornece detalhes adicionais sobre a diferença entre energia e nível de Fermi.

Resumo - Fermi Energy vs Fermi Level

Energia Fermi é o valor da energia para um nível de Fermi na temperatura zero absoluta (a 0 K), enquanto o nível de Fermi é o potencial químico dos elétrons. Portanto, a principal diferença entre a energia fermi e o nível de Fermi é que a energia Fermi é a energia do nível de Fermi, enquanto o nível de Fermi é uma medida dos elétrons menos fortemente presos dentro de um sólido.

Referência:

1. “O que é a Fermi Energy? Física. Confluência Metropolia, Disponivel aqui.

Cortesia da imagem:

1. “BandGap-Comparison-withfermi-E” - Nenhum autor legível por máquina fornecido. S-kei assumiu (com base em reivindicações de direitos autorais). - Nenhuma fonte legível por máquina fornecida. Trabalho próprio assumido (com base em reivindicações de direitos autorais) (CC BY-SA 2.5) via Commons Wikimedia