Unterschied zwischen Fermi -Energie und Fermi -Spiegel

Schlüsselunterschied - Fermi Energie vs Fermi -Level

Fermi -Energie und Fermi -Spiegel sind zwei unterschiedliche Begriffe, die häufig synonym verwendet werden. Die Fermi -Energie ist ein Energieunterschied der kinetischen Energie eines Systems, das Fermionen enthält, während der Fermi -Spiegel eine Sammlung kinetischer und potenzieller Energien eines Systems mit Fermionen ist. Der Schlüsselunterschied Zwischen Fermi -Energie und Fermi -Spiegel ist das Fermi -Energie wird nur für die absolute Null -Temperatur definiert, während Fermi -Niveau für jede Temperatur definiert wird.

INHALT

1. Überblick und wichtiger Unterschied
2. Was ist Fermi Energy
3. Was ist Fermi -Ebene
4. Seite an Seite Vergleich - Fermi Energy vs Fermi -Spiegel in tabellarischer Form
5. Zusammenfassung

Was ist Fermi Energy?

Fermi-Energie ist die Energiedifferenz zwischen den höchsten und am niedrigsten besetzten Einpartikelzuständen in einem Quantensystem nicht interagierender Fermionen bei absoluter Nulltemperatur. Der Einpartikelzustand eines Quantensystems bezieht sich auf den Zustand eines einzelnen Partikels, das isoliert wird. Fermionen sind Partikel, die Fermi-Dirac-Statistiken folgen. Fermionen umfassen hauptsächlich Quarks und Leptons zusammen mit Elektronen, Protonen und Neutronen. Die absolute Null -Temperatur ist die untere Grenze einer thermodynamischen Temperaturskala.

Ein Fermi -Gas ist eine Gruppe von Fermionpartikeln, die keine Wechselwirkungen zwischen diesen Fermionen haben. Daher ist es eine Phase der Materie. Der niedrigste besetzte Zustand eines Fermi -Gases hat eine kinetische Null -Energie. Aber der niedrigste besetzte Zustand eines Metalls ist der Boden seines Leitungsbandes (die Banden, die den Fermi -Spiegeln am nächsten stehen und somit die elektrische Leitfähigkeit des Metalls bestimmen).

Abbildung 01: Ein Vergleich der Bandlücken

Die Fermionen gehorchen dem Pauli -Ausschlussprinzip (ein Prinzip, das zwei identische Fermionen nicht den gleichen Quantenzustand einnehmen kann). Daher können die Fermi-Gase in ihrem Einpartikelzustand analysiert werden. Es gibt verschiedene Einpartikelzustände mit unterschiedlichen Energien. Der Grundzustand des gesamten Systems ist zu finden, indem jeweils ein Partikel in das System hinzugefügt wird. Diese zusätzlichen Fermionen belegen dann die niedrigsten, nicht besetzten Zustände dieses Systems. Die Fermi -Energie kann bestimmt werden, wenn alle nicht besetzten Zustände von Fermionen besetzt sind. Dies bedeutet, selbst wenn die gesamte Energie aus einem Fermi -Gas extrahiert wird, werden die Fermionen immer noch bei hohen Geschwindigkeiten in Bewegung sein.

Was ist Fermi -Ebene?

Der Fermi -Level ist ein Begriff, der zur Beschreibung der Sammlung von Elektronenergieniveaus bei absoluter Nulltemperatur verwendet wird. Es ist ein Konzept der Fermi-Dirac-Statistik. Der Fermi -Spiegel wird durch µ oder e bezeichnet_F. Es ist eine thermodynamische Menge eines physischen Körpers.

Der Fermi -Wert ist für jede Temperatur definiert. Der Fermi -Spiegel bezieht. Daher kann der Fermi -Spiegel auch als elektrochemisches Potential eines Fermion bezeichnet werden. Der Fermi -Spiegel kann auch für Fermionen definiert werden, die sich in komplexen interagierenden Systemen befinden, wenn der thermodynamische Gleichgewichtszustand dieses Systems berücksichtigt wird.

Was ist der Unterschied zwischen Fermi -Energie und Fermi -Spiegel?

Fermi Energy gegen Fermi -Spiegel
Fermi-Energie ist die Energiedifferenz zwischen den höchsten und am niedrigsten besetzten Einpartikelzuständen in einem Quantensystem nicht interagierender Fermionen bei absoluter Nulltemperatur.	Der Fermi -Level ist ein Begriff, der zur Beschreibung der Sammlung von Elektronenergieniveaus bei absoluter Nulltemperatur verwendet wird.
Temperatur
Fermi -Energie wird nur für die absolute Null -Temperatur definiert.	Fermi -Spiegel wird für jede Temperatur definiert.
Beziehung mit Energie
Fermi-Energie ist der kinetische Energieunterschied zwischen den höchsten und am niedrigsten besetzten Einpartikelzuständen.	Fermi -Spiegel bezieht.
In Metallen
Die Fermi-Energie eines Metalls ist der Energieunterschied zwischen Fermi-Spiegel und dem niedrigsten besetzten Einpartikelzustand.	Der Fermi -Spiegel eines Metalls ist die Energie des höchsten besetzten Einzelpartikelzustands bei absoluter Nulltemperatur.
Komponenten
Die Fermi-Energie wird nur für nicht interagierende Fermionen definiert.	Der Fermi -Spiegel kann auch für Fermionen definiert werden, die sich in komplexen interagierenden Systemen befinden.

Zusammenfassung - Fermi Energie vs Fermi -Level

Fermi Energy und Fermi -Level sind verwirrende Begriffe, da sie eng miteinander verbunden sind, sich jedoch voneinander unterscheiden. Der Unterschied zwischen Fermi -Energie und Fermi -Spiegel besteht darin, dass Fermi -Energie nur für die absolute Null -Temperatur definiert wird, während Fermi -Niveau für jede Temperatur definiert wird.

Referenz:

1.„Fermi Energy.Wikipedia, Wikimedia Foundation, 14. März. 2018. Hier verfügbar
2.„Fermi -Spiegel.Wikipedia, Wikimedia Foundation, 3. März. 2018. Hier verfügbar
3.„Fermi -Spiegel.Fermi -Ebene und Fermi -Funktion. Hier verfügbar