[es] - Fermijeva energija i Fermijev nivo - razlika između ta dva pojma?

R A V E N

Član broj: 36142
Poruke: 1629

+101 Profil

Fermijeva energija i Fermijev nivo - razlika između ta dva pojma?

^{20.11.2010. u 00:22 - pre 175 meseci}

Ovo je nešto iz fizike čvrstog stanja.

Naime, Fermijeva energija je najveća energija koju može imati elektron u atomu na

. Šta je onda Fermijev nivo? To je također neka energija koju zauzima elektron u atomu pri temperaturi većoj od

, ali kako glasi precizno definicija tog pojma?

Odgovor na temu

NicholasMetropolis
NicholasMetropolis
Beograd

Član broj: 220441
Poruke: 283
*.th.physik.uni-frankfurt.de.

+17 Profil

Re: Fermijeva energija i Fermijev nivo - razlika između ta dva pojma?

^{23.11.2010. u 11:31 - pre 175 meseci}

Fermijev nivo i Fermijeva energija su sinonimi.

Ajde malo da razjasnim o čemu je reč:

Raspodelu elektrona po energetskim nivoima određuje Fermi-Dirakova raspodela

(

je hemijski potencijal). Evo sa Vikipedije grafika ove funkcije za različite vrednosti temperature.

Vidi se da kada

funkcija postaje step funkcija. Tj. svi nivoi do energije jednake hemijskom potencijalu su popunjeni, a svi posle te energije prazni. Strogo govoreći, Fermi nivo je definisan samo na

zato što u suprotnom (što se i vidi sa grafika) poslednji popunjeni nivo ne postoji, jer svaki energetski nivo ima nenultu srednju popunjenost.

Doduše, bez obzira na to, Fermijev nivo je koristan pojam, zato što je, npr. za metale, tipična Fermijeva energija ekvivalentna termalnoj energiji na temperaturi reda 10000K, što znači da na regularnim temperaturama (reda 300K) imamo distribuciju koja ne odstupa puno od step funkcije. Ovo u stvari znači da se sva relevatntna fizika dešava u uskom energetskom opsegu oko Fermijevog nivoa, širine reda

. Zato je prilikom proučavanja bilo kog materijala izuzetno važno poznavanje fermijeve površine (tj. geometrijski izgled fermijevog nivoa u recipročnoj rešetci) jer je na osnovu toga moguće reći jako puno toga o svojstvima materijala.

Npr, provodnici su materijali čiji Fermijev nivo leži unutar trake (energetski spektar kristala ima trakastu strukturu), dok kod izolatora on leži u procepu između dve trake.

Ako imaš još pitanja o ovome slobodno pitaj, pošto je fizika čvrstog stanja moja oblast.

#define TRUE FALSE /*Happy debugging suckers*/

Odgovor na temu

R A V E N

Član broj: 36142
Poruke: 1629

+101 Profil

Re: Fermijeva energija i Fermijev nivo - razlika između ta dva pojma?

^{23.11.2010. u 17:27 - pre 175 meseci}

OK, to je to. Hvala.

Pitao sam ovdje, jer po Wikipediji to nisu dva ista pojma, samo su mi bili nerazumljivi članci tamo, da bih ih čitao detaljno:

http://en.wikipedia.org/wiki/Fermi_energy

http://en.wikipedia.org/wiki/Fermi_level

Odgovor na temu

kandorus

Član broj: 266404
Poruke: 429
*.lhbhostingserver.com.

+443 Profil

Re: Fermijeva energija i Fermijev nivo - razlika između ta dva pojma?

^{31.12.2010. u 19:35 - pre 174 meseci}

U matematici se definicije mogu davati proizvoljno pod uslovom da se ne krši neki od aksioma matematičke strukture nad kojom se vrše matematičke operacije. I zato su u matematici definicije često takve da se kose sa uobičajenim značenjima svakodnevnih pojava.

Neulazeći u to kako je neko definisao energiju kao nivo primetio bih da su to reči različitog značenja. Iz tog razloga nemogu se poistovetiti iako su u ovom konkretnom slučaju forumske teme vezani za istu pojavu to jest valentnu elektronsku traku.

Na vikipediji stranici Fermijev nivo
(1) se definiše kao energija, što je kolizija prirodno usvojenih pojmova energije i nivoa;
(2) se vezuje za poluprovodnike ali valentni elektroni postoje kod svih elemenata pa je i taj deo diskutabilan.

Iz navedenih razloga se definicija Fermijevog nivoda data na vikipediji nemože prihvatiti "as it is" osim ako se koristi u strogo definisanom sistemu na primer u nekom matematičkom sistemu ali se tada gubi pirodno značenje pojamova.

Na vikipediji stranici Fermijeva energija se odnosi na energiju najvišeg okupiranog kvantnog stanja. Ova definicija je prihvatljiva i nije u koliziji sa definicijom Fermijevog nivoa kao najvišeg popunjenog elektronskog nivoa odnosno nivoa valentnih elektrona.

Dakle, zaista se radi o dva različita pojma samo što je tekst na vikipediji nepotpun.

Odgovor na temu

Fermion
ucenik

Član broj: 273771
Poruke: 237
*.mbb.telenor.rs.

+13 Profil

Re: Fermijeva energija i Fermijev nivo - razlika između ta dva pojma?

^{01.01.2011. u 10:29 - pre 174 meseci}

Mislim ipak da jesu isto.

Evo, izdvojiću jedan deo iz teksta sa linka:

Citat:

The distribution is characterized by the temperature of the electrons, and the Fermi energy or Fermi level.

http://en.wikipedia.org/wiki/Semiconductor#Holes:_electron_absence_as_a_charge_carrier

Odgovor na temu

kandorus

Član broj: 266404
Poruke: 429
*.lhbhostingserver.com.

+443 Profil

Re: Fermijeva energija i Fermijev nivo - razlika između ta dva pojma?

^{01.01.2011. u 13:48 - pre 174 meseci}

Moja načelna primedba je u razlikovanju termina "nivo" i "energija" jer recimo energija osim potencijalne, na šta asocira termin "nivo", može biti i kinetička.

U opštem smislu energija tela je kontinualna ali energija energetskih nivoa elektrona je kvantirana pa je to već dovoljan razlog da se termini "energija" i "nivo" razlikuju.

Enciklopedija Britanika definiše Fermijev nivo kao "meru energije".
A šta je mera? Broj.
Šta je energija? Osobina tela sa odgovarajućom jedinicom mere.
Hoću da kažem treba razlikovati fizičku veličinu, meru i jedinicu mere.

Izrazi "x+y" i "a-b", za x=4, y=5, a=10, b=1 svode se na istu vrednot 9, ali ti izrazi nisu isti. Slično je i sa Fermijevim "nivoom" i Fermijevom "energijom".

Itd, itd.

A definicije ko definicije, koriste se u datom kontekstu, pa ako se zna na šta se misli onda može i da se termin "enrgija" zameni terminom "nivo".

Odgovor na temu