Het belangrijkste verschil tussen Fermi-energie en Fermi-niveau is dat Fermi-energie de energie van fermi-niveau is, terwijl Fermi-niveau een maat is voor de minst strak gebonden elektronen in een vaste stof.
De termen fermi-energie en Fermi-niveau zijn genoemd naar de natuurkundige Enrico Fermi. Fermi-energie is de waarde van energie voor een Fermi-niveau bij een temperatuur van het absolute nulpunt (bij 0 K), terwijl het Fermi-niveau het chemische potentieel van elektronen is.
Wat is Fermi Energy?
Fermi-energie is de waarde van energie voor een Fermi-niveau bij absolute nultemperatuur (bij 0 K). Het is de maximale kinetische energie die een elektron bij deze temperatuur kan hebben. Bovendien is de waarde van Fermi-energie constant voor een bepaalde vaste stof. We kunnen de term Fermi-energie definiëren als het hoogste bezette energieniveau van een materiaal bij een absolute nultemperatuur. Met andere woorden, alle elektronen van een vaste stof hebben de neiging om energietoestanden in te nemen die gelijk zijn aan of lager dan de Fermi-energie van de vaste stof bij een temperatuur van 0 K.
In metalen geeft Fermi-energie de snelheid van elektronen tijdens geleiding. Daarom zullen tijdens de geleiding van metalen alleen elektronen met energie dichtbij de Fermi-energie bijdragen aan het proces.
Figuur 01: Bandgaten van metaal, halfgeleider en isolator vergelijken
Bovendien is het concept van Fermi-energie belangrijk bij het beschrijven van het gedrag van halfgeleiders. Zo hebben n-type halfgeleiders hun fermi-energie dicht bij de geleidingsband. Daarentegen hebben p-type halfgeleiders hun fermi-energie dicht bij de valentieband.
Wat is Fermi-niveau?
Fermi-niveau is het chemische potentieel van elektronen. Het is een energieniveau waarbij de kans op het vinden van een elektron 50% is. Het is de hoogst bezette moleculaire orbitaal in de valentieband bij 0 K. Daarom zijn er veel lege toestanden om elektronen te accepteren. Het Fermi-niveau bevindt zich op de bandgap, tussen de geleidingsband en de valentieband.
Wat is het verschil tussen Fermi-energie en Fermi-niveau?
Fermi-energie is de waarde van energie voor een Fermi-niveau bij een temperatuur van het absolute nulpunt (bij 0 K), terwijl het Fermi-niveau het chemische potentieel van elektronen is. We kunnen dus zeggen dat het belangrijkste verschil tussen fermi-energie en Fermi-niveau is dat Fermi-energie de energie van Fermi-niveau is, terwijl Fermi-niveau een maat is voor de minst strak gebonden elektronen in een vaste stof.
Onderstaande infographic geeft aanvullende details over het verschil tussen fermi-energie en Fermi-niveau.
Samenvatting – Fermi-energie versus Fermi-niveau
Fermi-energie is de waarde van energie voor een Fermi-niveau bij een temperatuur van het absolute nulpunt (bij 0 K), terwijl het Fermi-niveau het chemische potentieel van elektronen is. Daarom is het belangrijkste verschil tussen fermi-energie en Fermi-niveau dat Fermi-energie de energie van Fermi-niveau is, terwijl Fermi-niveau een maat is voor de minst strak gebonden elektronen in een vaste stof.
