АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Уровень Ферми

Читайте также:
  1. I УРОВЕНЬ
  2. II УРОВЕНЬ
  3. II УРОВЕНЬ
  4. Виды безработицы. Естественный уровень безработицы.
  5. Вопрос: Концентрация таможенной деятельности . Уровень концентрации.
  6. Глава 1. Современный уровень развития производства на предприятиях сферы сервиса.
  7. Интеллектуальный уровень
  8. Й уровень
  9. Качественный уровень подготовленности менеджера, выражающийся в наличии у него определенных знаний и навыков, называется________________ менеджера.
  10. Концепция развития кадровой и социальной политики как стратегический уровень управления человеческими ресурсами.
  11. Нормируемой характеристикой непостоянного шума является эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБА.
  12. Общеэкономический уровень

От уровня Ферми (химического потенциала) μ0 зависит принадлежность кристалла к металлам, полупроводникам и диэлектрикам, т.к. μ0 ограничивает не зависящую от теплового движения глубину заполнения электронами состояний в кристалле.

Кристалл будет металлом, если уровень Ферми μ0 лежит в валентной зоне и от границ зоны его отделяют промежутки, превышающие kT (тепловую энергию) при всех температурах существования кристаллической структуры. В этом случае в кристалле очень много электронов проводимости.

Кристалл, в котором уровень Ферми μ0 расположен внутри валентной зоны, но близко к одной из ее граней, обладает низкой проводимостью, либо из-за малой концентрации электронов проводимости, либо из-за небольшого количества свободных состояний в валентной зоне.

В диэлектрике химический потенциал лежит внутри достаточно широкой запрещенной зоны, а в полупроводниках он находится в Диэлектрик Полупроводник

сравнительно узкой запрещенной зоне (рис.8). Рис. 8

В первом случае валентные электроны оказываются отделенными от ближайших вакантных состояний большой энергетической щелью, для преодоления которой тепловой энергии не хватает.

Во втором случае из-за меньших размеров щели в результате тепловых флуктуаций часть валентных электронов эту щель преодолевают так, что при Т ≠ 0 у кристалла появляется проводимость.

Отметим, что в физике твердых тел химический потенциал электронов μ0 часто называют энергией или уровнем Ферми. Терминология не удачна, т.к. химический потенциал не является энергетическим уровнем электрона в кристалле.

Химический потенциал зависит от температуры и давления электронного газа.

Рассмотрим распределения Ферми-Дирака - закон, выражающий распределение частиц по энергетическим состояниям в ферми-газе: при статистическом равновесии и отсутствии взаимодействия среднее число частиц в i-м состоянии с энергией Еi равно: . Отсюда следует, что при Т = 0.

.

Мы видим, что с прекращением теплового движения распределение электронов по разным состояниям не исчезает. Чтобы при Т = 0 добавить один электрон к уже имеющимся, нужно совершить работу, равную μ0. Отсюда следует физический смысл μ0: это работа, которую нужно совершить, чтобы увеличить число частиц в системе на единицу, сохраняя температуру и давление неизменными, равная химическому потенциалу этой системы.


1 | 2 | 3 | 4 |

Поиск по сайту:

Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.003 сек.)