¿Qué es el nivel de Fermi?
El nivel de Fermi es el nivel de energía más alto lleno de electrones en la banda de energía sólida cuando la temperatura es el cero absoluto. Expresión EF de uso común. Para muestras sólidas, dado que el nivel de energía del vacío está relacionado con las condiciones de la superficie y es fácil de cambiar, este nivel de energía se utiliza como nivel de energía de referencia. La energía de enlace del electrón se refiere a la diferencia de energía entre el nivel de energía del electrón y el nivel de Fermi.
Aunque estrictamente hablando, el nivel de Fermi es igual al potencial químico del sistema Fermion cuando se acerca al cero absoluto, en los campos de la física de semiconductores y la electrónica, el nivel de Fermi a menudo se considera como el electrón o sinónimo; con potencial químico hueco. En términos generales, el significado del término "nivel de Fermi" puede juzgarse por el contexto.
Información ampliada:
Significado físico:
Para los metales, en el cero absoluto, el nivel de energía más alto ocupado por los electrones es el nivel de Fermi. El significado físico del nivel de Fermi es que la probabilidad de que un estado en este nivel de energía esté ocupado por un electrón es 1/2. En la física de semiconductores, el nivel de Fermi es un parámetro físico muy importante. Siempre que se conozca su valor, se determina completamente la distribución estadística de los electrones en varios estados cuánticos a una determinada temperatura.
Está relacionado con la temperatura, el tipo de conductividad del material semiconductor, el contenido de impurezas y la selección del punto cero de energía. El nivel de Fermi de los semiconductores tipo n está cerca del borde de la banda de conducción y un dopaje excesivo entrará en la banda de conducción. El nivel de Fermi del semiconductor tipo p está cerca del borde de la banda de valencia y el dopaje excesivo entrará en la banda de valencia. Considerando el conjunto de una gran cantidad de electrones en un semiconductor como un sistema termodinámico, se puede demostrar que el sistema electrónico en equilibrio térmico tiene un nivel de Fermi unificado.
Enciclopedia Baidu - Nivel Fermi