Diferencia entre la energía de Fermi y el nivel de Fermi
Diferencia clave: Fermi Energía VS Nivel de Fermi
La energía de Fermi y el nivel de Fermi son dos términos distintos que a menudo se usan indistintamente. La energía de Fermi es una diferencia de energía de la energía cinética de un sistema que contiene fermiones, mientras que el nivel de Fermi es una colección de energías cinéticas y potenciales de un sistema que contiene fermiones. El diferencia clave entre la energía de fermi y el nivel de fermi es que La energía de Fermi se define solo para la temperatura cero absoluta, mientras que el nivel de Fermi se define para cualquier temperatura.
CONTENIDO
1. Descripción general y diferencia de claves
2. ¿Qué es Fermi Energy?
3. ¿Qué es el nivel de Fermi?
4. Comparación de lado a lado - Fermi Energy vs Fermi nivel en forma tabular
5. Resumen
¿Qué es Fermi Energy??
La energía de Fermi es la diferencia de energía entre los estados de partículas individuales más altas y más bajas en un sistema cuántico de fermiones no interactuantes a temperatura cero absoluta. El estado de una sola partícula de un sistema cuántico se refiere al estado de una sola partícula que se está aislando. Los fermiones son partículas que siguen las estadísticas de Fermi-Dirac. Los fermiones incluyen principalmente quarks y leptones junto con electrones, protones y neutrones. La temperatura cero absoluta es el límite inferior de una escala de temperatura termodinámica.
Un gas fermi es un grupo de partículas de fermión que no tienen interacciones entre esos fermiones. Por lo tanto, es una fase de la materia. Se sabe que el estado más bajo ocupado de un gas Fermi tiene una energía cinética cero. Pero el estado más bajo ocupado de un metal es el fondo de su banda de conducción (las bandas más cercanas a los niveles de Fermi, determinan así la conductividad eléctrica del metal).
Figura 01: Una comparación de los huecos de la banda
Los fermiones obedecen el principio de exclusión de Pauli (un principio que establece que dos fermiones idénticas no pueden ocupar el mismo estado cuántico). Por lo tanto, los gases de Fermi se pueden analizar en su estado de partícula única. Hay diferentes estados de partículas individuales que tienen diferentes energías. El estado fundamental de todo el sistema se puede encontrar agregando una partícula al sistema a la vez. Estos fermiones agregados ocuparán los estados desocupados más bajos de ese sistema. La energía de Fermi se puede determinar cuando todos los estados desocupados han sido ocupados por fermiones. Esto significa que, incluso si toda la energía se extrae de un gas de Fermi, los fermiones seguirán en movimiento a altas velocidades.
¿Qué es el nivel de Fermi??
El nivel de Fermi es un término utilizado para describir la recolección de niveles de energía de electrones a temperatura cero absoluta. Es un concepto de estadísticas de Fermi-Dirac. El nivel de Fermi se denota por µ o eF. Es una cantidad termodinámica de un cuerpo físico.
El nivel de Fermi se define para cualquier temperatura. El nivel de Fermi se refiere al total de energía cinética y energía potencial de un sistema termodinámico que contiene fermiones. Por lo tanto, el nivel de Fermi también puede nombrarse como el potencial electroquímico de un fermion. El nivel de Fermi se puede definir incluso para fermiones que se encuentran en sistemas de interacción complejos cuando se considera el estado de equilibrio termodinámico de ese sistema.
¿Cuál es la diferencia entre la energía de Fermi y el nivel de Fermi??
Fermi Energy vs Fermi nivel | |
| La energía de Fermi es la diferencia de energía entre los estados de partículas individuales más altas y más bajas en un sistema cuántico de fermiones no interactuantes a temperatura cero absoluta. | El nivel de Fermi es un término utilizado para describir la recolección de niveles de energía de electrones a temperatura cero absoluta. |
| Temperatura | |
| La energía de Fermi se define solo para la temperatura cero absoluta. | El nivel de Fermi se define para cualquier temperatura. |
| Relación con la energía | |
| La energía de Fermi es la diferencia de energía cinética entre los estados de partículas individuales más altas y más bajas. | El nivel de Fermi se refiere al total de energía cinética y energía potencial de un sistema termodinámico que contiene fermiones. |
| En metales | |
| La energía de Fermi de un metal es la diferencia de energía entre el nivel de Fermi y el estado de partícula única más baja ocupada. | El nivel de fermi de un metal es la energía del estado de partículas individuales más altas ocupadas a temperatura cero absoluta. |
| Componentes | |
| La energía de Fermi se define solo para fermiones no interactuantes. | El nivel de Fermi se puede definir incluso para fermiones que se encuentran en sistemas de interacción complejos. |
Resumen - Fermi Energía VS Nivel de Fermi
La energía de Fermi y el nivel de Fermi son términos confusos ya que están estrechamente relacionados, pero son diferentes entre sí. La diferencia entre la energía de Fermi y el nivel de Fermi es que la energía de Fermi se define solo para la temperatura cero absoluta, mientras que el nivel de Fermi se define para cualquier temperatura.
Referencia:
1."Fermi Energy."Wikipedia, Fundación Wikimedia, 14 mar. 2018. Disponible aquí
2."Nivel de Fermi."Wikipedia, Fundación Wikimedia, 3 mar. 2018. Disponible aquí
3."Nivel de Fermi."Nivel de Fermi y función de Fermi. Disponible aquí
Imagen de cortesía:
1.'Comparación de brecha de banda' por inducteload (CC BY-SA 2.5) Vía Commons Wikimedia
