Fermi Enerjisi ile Fermi Seviyesi Arasındaki Fark

Temel Fark - Fermi Enerji vs Fermi Seviyesi
 

Fermi enerjisi ve Fermi seviyesi genellikle birbirinin yerine kullanılan iki ayrı terimdir. Fermi enerjisi, fermiyonlar içeren bir sistemin kinetik enerjisinin enerji farkıdır, Fermi seviyesi ise fermiyonlar içeren bir sistemin kinetik ve potansiyel enerjilerinin bir toplamıdır. temel fark Fermi enerjisi ile Fermi seviyesi arasında Fermi enerjisi sadece mutlak sıfır sıcaklık için tanımlanırken, Fermi seviyesi herhangi bir sıcaklık için tanımlanır.

İÇİNDEKİLER

1. Genel Bakış ve Temel Fark
2. Fermi Enerjisi Nedir
3. Fermi Seviyesi Nedir
4. Yan Yana Karşılaştırma - Tablo Şeklinde Fermi Enerji ve Fermi Seviyesi
5. Özeti

Fermi Enerji Nedir?

Fermi enerjisi, mutlak sıfır sıcaklıkta etkileşmeyen fermantasyonların kuantum sistemindeki en yüksek ve en düşük işgal edilen tek parçacık halleri arasındaki enerji farkıdır. Bir kuantum sistemin tek parçacık durumu, izole edilen tek bir parçacığın durumunu ifade eder. Fermiyonlar, Fermi-Dirac istatistiklerini takip eden parçacıklardır. Fermiyonlar arasında elektronlar, protonlar ve nötronlar ile birlikte kuarklar ve leptonlar bulunur. Mutlak sıfır sıcaklık, bir termodinamik sıcaklık ölçeğinin alt sınırıdır.

Bir Fermi gazı, bu fermiyonlar arasında etkileşimi olmayan bir grup fermiyon partikülüdür. Dolayısıyla, maddenin bir aşamasıdır. Bir Fermi gazının en düşük işgal edilmiş durumunun sıfır kinetik enerjiye sahip olduğu bilinmektedir. Ancak bir metalin en düşük işgal edilmiş durumu, iletim bandının alt kısmıdır (Fermi seviyelerine en yakın bantlar, böylece metalin elektrik iletkenliğini belirler).

Şekil 01: Bant Boşluklarının Karşılaştırması

Fermantasyonlar Pauli Dışlama Prensibi'ne uygundur (İki özdeş fermiyonun aynı kuantum halini işgal edemeyeceğini belirten bir ilke). Bu nedenle, Fermi gazları tek parçacık durumunda analiz edilebilir. Farklı enerjilere sahip farklı tek parçacık halleri vardır. Tüm sistemin zemin durumu, sisteme bir kerede bir parçacık eklenerek bulunabilir. Bu eklenen fermiyonlar daha sonra o sistemin en düşük boştaki hallerini işgal edecektir. Fermi enerjisi, boş kalan tüm durumlar fermiyonlar tarafından işgal edildiğinde belirlenebilir. Bu, tüm enerji bir Fermi gazından çıkarılsa bile, fermiyonlar hala yüksek hızlarda hareket edecek.

Fermi Seviyesi Nedir?

Fermi seviyesi, mutlak sıfır sıcaklıkta elektron enerji seviyelerinin toplanmasını tanımlamak için kullanılan bir terimdir. Fermi-Dirac istatistiklerinin bir konseptidir. Fermi seviyesi µ veya E ile gösterilir_F. Fiziksel bir bedenin termodinamik miktarı.

Fermi seviyesi herhangi bir sıcaklık için tanımlanmıştır. Fermi seviyesi, fermiyonlar içeren bir termodinamik sistemin toplam kinetik enerjisini ve potansiyel enerjisini ifade eder. Bu nedenle, Fermi seviyesi aynı zamanda bir Fermion'un elektrokimyasal potansiyeli olarak da adlandırılabilir. Fermi seviyesi, o sistemin termodinamik denge durumu düşünüldüğünde karmaşık etkileşen sistemlerde bulunan fermiyonlar için bile tanımlanabilir.

Fermi Enerjisi ile Fermi Seviyesi Arasındaki Fark Nedir??

Fermi Enerji ve Fermi Seviyesi
Fermi enerjisi, mutlak sıfır sıcaklıkta etkileşmeyen fermiyonların kuantum sistemindeki en yüksek ve en düşük işgal edilen tek parçacık durumları arasındaki enerji farkıdır..	Fermi seviyesi, mutlak sıfır sıcaklıkta elektron enerji seviyelerinin toplanmasını tanımlamak için kullanılan bir terimdir.
Sıcaklık
Fermi enerjisi sadece mutlak sıfır sıcaklık için tanımlanır.	Fermi seviyesi herhangi bir sıcaklık için tanımlanır.
Enerji ile İlişki
Fermi enerjisi, en yüksek ve en düşük işgal altındaki tek parçacık halleri arasındaki kinetik enerji farkıdır.	Fermi seviyesi, fermiyonlar içeren bir termodinamik sistemin toplam kinetik enerjisini ve potansiyel enerjisini ifade eder.
Metallerde
Bir metalin Fermi enerjisi, Fermi seviyesi ile en düşük işgal edilen tek parçacık durumu arasındaki enerji farkıdır..	Bir metalin Fermi seviyesi, mutlak sıfır sıcaklıkta en yüksek işgal edilen tek parçacık durumunun enerjisidir..
Bileşenler
Fermi enerjisi sadece etkileşmeyen fermantasyonlar için tanımlanır.	Fermi seviyesi, karmaşık etkileşen sistemlerde bulunan fermiyonlar için bile tanımlanabilir.

özet - Fermi Enerji vs Fermi Seviyesi

Fermi enerjisi ve Fermi düzeyi, birbirleriyle yakından ilişkili oldukları için birbirinden farklı terimlerdir, ancak birbirlerinden farklıdır. Fermi enerjisi ile Fermi seviyesi arasındaki fark, Fermi enerjisinin sadece mutlak sıfır sıcaklık için tanımlanmış olması, Fermi seviyesinin ise herhangi bir sıcaklık için tanımlanmış olmasıdır.

Referans:

1. “Fermi enerjisi.” Vikipedi, Wikimedia Vakfı, 14 Mart 2018. Buradan erişebilirsiniz 
2. “Fermi seviyesi.” Vikipedi, Wikimedia Vakfı, 3 Mart 2018. Buradan erişebilirsiniz
3. “Fermi Seviyesi.” Fermi seviyesi ve Fermi fonksiyonu. Burada mevcut 

Görünüm inceliği:

1. 'Bant boşluğu karşılaştırması' Commons Wikimedia üzerinden endüktif yük (CC BY-SA 2.5)