La differenza fondamentale tra l'energia di Fermi e il livello di Fermi è che l'energia di Fermi è l'energia del livello di fermi, mentre il livello di Fermi è una misura degli elettroni meno strettamente legati all'interno di un solido.
I termini energia fermi e livello di Fermi prendono il nome dal fisico Enrico Fermi. L'energia di Fermi è il valore dell'energia per un livello di Fermi a temperatura zero assoluta (a 0 K) mentre il livello di Fermi è il potenziale chimico degli elettroni.
Cos'è Fermi Energy?
L'energia di Fermi è il valore dell'energia per un livello di Fermi a temperatura zero assoluta (a 0 K). È la massima energia cinetica che un elettrone può avere a questa temperatura. Inoltre, il valore dell'energia di Fermi è costante per un particolare solido. Possiamo definire il termine energia di Fermi come il più alto livello di energia occupata di un materiale a temperatura zero assoluta. In altre parole, tutti gli elettroni di un solido tendono ad occupare stati energetici pari o inferiori all'energia di Fermi del solido alla temperatura di 0 K.
Nei metalli, l'energia di Fermi fornisce la velocità degli elettroni durante la conduzione. Pertanto, durante la conduzione dei metalli, solo gli elettroni con energia prossima all'energia di Fermi contribuiranno al processo.
Figura 01: confronto dei gap di banda di metallo, semiconduttore e isolante
Inoltre, il concetto di energia di Fermi è importante per descrivere il comportamento dei semiconduttori. Ad esempio, i semiconduttori di tipo n hanno la loro energia di fermi vicina alla banda di conduzione. Al contrario, i semiconduttori di tipo p hanno la loro energia di fermi vicina alla banda di valenza.
Cos'è il livello di Fermi?
Il livello di Fermi è il potenziale chimico degli elettroni. È un livello di energia in cui la probabilità di trovare un elettrone è del 50%. È l'orbitale molecolare più occupato nella banda di valenza a 0 K. Pertanto, ci sono molti stati vacanti per accettare elettroni. Il livello di Fermi si trova nel gap di banda, tra la banda di conduzione e la banda di valenza.
Qual è la differenza tra l'energia di Fermi e il livello di Fermi?
L'energia di Fermi è il valore dell'energia per un livello di Fermi a temperatura zero assoluta (a 0 K) mentre il livello di Fermi è il potenziale chimico degli elettroni. Quindi, possiamo dire che la differenza chiave tra l'energia di fermi e il livello di Fermi è che l'energia di Fermi è l'energia del livello di Fermi mentre il livello di Fermi è una misura degli elettroni meno strettamente legati all'interno di un solido.
Qui sotto l'infografica fornisce ulteriori dettagli sulla differenza tra l'energia di fermi e il livello di Fermi.
Riepilogo – Fermi Energy vs Fermi Level
L'energia di Fermi è il valore dell'energia per un livello di Fermi a temperatura zero assoluta (a 0 K) mentre il livello di Fermi è il potenziale chimico degli elettroni. Pertanto, la differenza chiave tra l'energia di Fermi e il livello di Fermi è che l'energia di Fermi è l'energia del livello di Fermi, mentre il livello di Fermi è una misura degli elettroni meno strettamente legati all'interno di un solido.
