Fermi enerjisi ile Fermi seviyesi arasındaki temel fark, Fermi enerjisinin fermi seviyesinin enerjisi olmasına karşın, Fermi seviyesinin bir katı içindeki en az sıkı bağlı elektronların ölçüsü olmasıdır.
Fermi enerjisi ve Fermi seviyesi terimleri, fizikçi Enrico Fermi'nin adını almıştır. Fermi enerjisi, mutlak sıfır sıcaklıkta (0 K'da) bir Fermi seviyesi için enerjinin değeridir, Fermi seviyesi ise elektronların kimyasal potansiyelidir.
Fermi Enerji Nedir?
Fermi enerjisi, mutlak sıfır sıcaklığında (0 K'da) bir Fermi seviyesi için enerji değeridir. Bir elektronun bu sıcaklıkta sahip olabileceği maksimum kinetik enerjidir. Ayrıca, belirli bir katı için Fermi enerjisinin değeri sabittir. Fermi enerjisi terimini, mutlak sıfır sıcaklıkta bir malzemenin işgal edilen en yüksek enerji seviyesi olarak tanımlayabiliriz. Başka bir deyişle, bir katının tüm elektronları, 0 K sıcaklığında katının Fermi enerjisinde veya altında enerji durumlarını işgal etme eğilimindedir.
Metallerde Fermi enerjisi, iletim sırasında elektronların hızını verir. Bu nedenle metallerin iletimi sırasında sadece Fermi enerjisine yakın enerjiye sahip elektronlar sürece katkıda bulunacaktır.
Şekil 01: Metal, Yarı İletken ve Yalıtkan Bant Boşluklarının Karşılaştırılması
Ayrıca, Fermi enerjisi kavramı, yarı iletkenlerin davranışını açıklamada önemlidir. Örneğin, n-tipi yarı iletkenlerin fermi enerjisi iletim bandına yakındır. Buna karşılık, p-tipi yarı iletkenlerin fermi enerjisi değerlik bandına yakındır.
Fermi Seviyesi Nedir?
Fermi seviyesi elektronların kimyasal potansiyelidir. Elektron bulma olasılığının %50 olduğu bir enerji düzeyidir. 0 K'da değerlik bandında en yüksek işgal edilen moleküler orbitaldir. Bu nedenle, elektronları kabul etmek için birçok boş durum vardır. Fermi seviyesi, iletim bandı ile değerlik bandı arasındaki bant aralığında yer alır.
Fermi Enerjisi ile Fermi Seviyesi Arasındaki Fark Nedir?
Fermi enerjisi, mutlak sıfır sıcaklıkta (0 K'da) bir Fermi seviyesi için enerjinin değeridir, Fermi seviyesi ise elektronların kimyasal potansiyelidir. Dolayısıyla, fermi enerjisi ile Fermi seviyesi arasındaki temel farkın, Fermi enerjisinin Fermi seviyesinin enerjisi olduğu, Fermi seviyesinin ise bir katı içindeki en az sıkı bağlı elektronların ölçüsü olduğunu söyleyebiliriz.
Aşağıdaki bilgi grafiği, fermi enerjisi ile Fermi seviyesi arasındaki fark hakkında ek ayrıntılar sağlar.
Özet – Fermi Enerjisi ve Fermi Seviyesi
Fermi enerjisi, mutlak sıfır sıcaklıkta (0 K'da) bir Fermi seviyesi için enerjinin değeridir, Fermi seviyesi ise elektronların kimyasal potansiyelidir. Bu nedenle, fermi enerjisi ile Fermi seviyesi arasındaki temel fark, Fermi enerjisinin Fermi seviyesinin enerjisi olmasıdır, oysa Fermi seviyesi bir katı içindeki en az sıkı bağlı elektronların ölçüsüdür.
