- ФЕРМИ-ЭНЕРГИЯ
- ФЕРМИ-ЭНЕРГИЯ
-
(уровень Ферми) - энергия, ниже к-рой все состояния системы частиц или квазичастиц, подчиняющихся Ферми - Дирака статистике, заполнены, а выше - пусты в осн. состоянии при абс. нуле темп-ры (T=0 К). Существование Ф.-э. следует из Паули принципа, Для идеального газа фермионов Ф.-э.
совпадает с химическим потенциалом при Т=0 К и связана с числом частиц (n) газа в единице объёма соотношением:
Здесь m, s -масса и спин фермиона (в случае квазичастиц т - эффективная масса). Для электронов (s=1/2)
Наряду с Ф.-э. вводят также понятия ферми-импульса и фермиевской скорости
металлах и вырожденных полупроводниках Ф.-э. расположена в одной из разрешённых энергетич. зон. В невырожденных полупроводниках Ф.-э. совпадает с серединой запрещённой зоны (при T=0 К) и смещается в сторону разрешённой зоны, обладающей меньшей эфф. массой,
При
Здесь
- энергии краёв валентной зоны и проводимости зоны; т э, m д - эфф. массы электронов и дырок.
Ф.-э. имеет величину порядка 1 -10 эВ в металлах, порядка 10-2-10-1 эВ в вырожденных полупроводниках и порядка 10-4 эВ в 3 Не. В вырожденном звёздном веществе ( белые карлики, пульсары )Ф.-э. может достигать 104- 106 эВ.
Лит.: Лифшиц И. М., Азбель М. Я., Каганов М. И., Электронная теория металлов, М., 1971; Бонч-Бруевич В. Л., Калашников С. Г., Физика полупроводников, М., 1990.
Э. М. Эпштейн.
Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.
.