Енциклопедијски речник

Ферми енергија

Ферми енергије - то ... Шта је Ферми енергија?

-енергииаенергииа Ферми испод које при Т = 0 За све енергије државни систем честица или квази-честица слушају Ферми-Дирац статистике, заузети и изнад - фрее. * Ферми ЕНЕРГИИАФЕРМИ енергетска вриједност енергије испод које на апсолутној нули температури Т = 0 К, сви системи енергије наводи честица које поштују Ферми - Дирац статистике (. цм Ферми-Дирац статистике), Оццупиед, али изнад - су бесплатни. Ферми ниво - неке условне ниво одговара Ферми енергетског система фермионов; ( цм фермионе.) специално електрона ( см. ЕЛЕЦТРОН (честице)) чврстог тела делује као потенцијални хемијских неоптуженим честица. Статистичко значење Фермијевог нивоа - на било којој температури, његова популација је 1/2.

положај нивоа Ферми је једна од главних карактеристика стања електрона (електронски гас) у чврстом. У квантној теорији, вероватноћа попуњавања енергетских стања електрона је одређена Ферми функције Ф (Е):

Ф (Е) = 1 / (е (ЕЕ Ф ) / КТ 1) где

Е - ниво енергије, вероватноћа занимања одређује

Е тхе Ф - карактеристична ниво енергије у погледу којих кривуља вероватноће је симетричан;

Т - апсолутна температура;

К - Болцманова константа ( види Болцманова константа.).

За апсолутну нулу из формулара функције следи да је

Ф (Е) = 1 за Е <е Ф ;

Ф (Е) = 0 за Е> Е Ф .

То јест, све државе испод Фермијевог нивоа су потпуно окупиране електронима, а изнад ње су бесплатне.

Енергија Ферми Е Ф је максимална вредност енергије коју електрон може имати на апсолутној нултој температури. Ферми енергија поклапа са вредностима хемијског потенцијала фермиона гаса у т = 0 К, односно ниво Фермијев за електрона игра улогу хемијске потенцијала за неоптуженим честица. Одговарајући потенцијал ј Ф = Е Ф / е се назива електрокемијски потенцијал.

Дакле, ниво Ферми или Фермиова енергија у металима је енергија коју електрон може имати на апсолутној нултој температури. Када се метал загрева, неки електрони су узбуђени у близини нивоа Ферми (због топлотне енергије чија је магнитуда од реда кТ). Али на било којој температури за ниво са енергијом која одговара нивоу Ферми, вероватноћа пуњења је 1/2. Сви нивои испод нивоа Ферми, са вероватноћом већом од 1/2 испуњеног електрона, а сви нивои изнад нивоа Ферми са вероватноћом већом од 1/2 слободних електрона.

за електронску гаса у металима у т = 0, вредност Ферми енергије електрона јединствено одређује концентрацију и може се изразити бројем н електрона гасних честица по јединици запремине зависност Ферми енергије нелинеарне густине електрона.

Са повећањем температуре (као и смањењем концентрације електрона), Ферми ниво помера се на енергетској скали улево, али њено становништво остаје једнако 1/2. Под стварним условима промена у Е Фц није велика.На пример, за Аг, што на Т = 0, вредност Е Ф 5 једнака 5 еВ, промена у енергији Ферми при топљења износи само око 0 03% од почетне вредности.

Ин полупроводника ( см. СЕМИЦОНДУЦТОРС) при врло ниским температурама, ниво Ферми лежи у средини између дну проводне бенда ( см. цондуцтион банд) и валентног опсег ( цм. ОБЛАСТ ВАЛЕНТА). (За донатор полупроводника - семицондуцтор н-типа проводљивости - ниво Ферми лежи у средини између дну проводне бенда и нивоа донатора). Са повећањем температуре смањује се вероватноћа попуњавања стања донора, а ниво Ферми се помера надоле. На високим температурама, полупроводник је у својој својини блиски својствима, а ниво Ферми се брзо удара у сред забрањеног опсега. Аналогне регуларности се такође појављују у полупроводницима п-типа проводљивости.

Постојање енергије Ферми је последица паулијев принцип ( см. паулијев принцип). Величност Фермијеве енергије зависи у суштини од својстава система. Концепт енергије Ферми се користи у чврстом стању физике, нуклеарне физике, астрофизике, и тако даље. Д.

колегијум речник. 2009.