ระดับของแฟร์มี

ระดับของแฟร์มี (อังกฤษ: Fermi level) เป็นศักย์เคมีรวมสำหรับอิเล็กตรอน (หรือศักย์ไฟฟ้าเคมีสำหรับอิเล็กตรอน) และมักจะแสดงรูปเป็น µ หรือ E_F.^[1] ระดับของแฟร์มีของบอดี้หนึ่งเป็นปริมาณทางอุณหพลศาสตร์ และความสำคัญของมันก็คืองานทางอุณหพลศาสตร์ที่จำเป็นในการเพิ่มอิเล็กตรอนหนึ่งตัวให้กับบอดี้ (ไม่นับงานที่จำเป็นในการลบอิเล็กตรอนออกจากที่ใดก็ตามที่มันจากมา)

ความเข้าใจที่ถูกต้องของระดับของแฟร์มี-วิธีการที่มันเกี่ยวข้องกับโครงสร้างของแถบอิเล็กตรอนในการกำหนดคุณสมบัติของอิเล็กตรอนและวิธีการที่มันเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าและการไหลของประจุในวงจรอิเล็กทรอนิกส์-เป็นสิ่งจำเป็นต่อความเข้าใจในฟิสิกส์ของสถานะของแข็ง (อังกฤษ: solid-state physics)

ในภาพของโครงสร้างของแถบ ระดับแฟร์มีสามารถได้รับการพิจารณาให้เป็นระดับพลังงานสมมุติของอิเล็กตรอน เช่นว่าที่จุดสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ ระดับพลังงานนี้จะมีความน่าจะเป็นอยู่ 50% ของการถูกครอบครองในเวลาใดก็ตาม ตำแหน่งของระดับแฟร์มีที่มีความสัมพันธ์กับระดับพลังงานของแถบเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดคุณสมบัติทางไฟฟ้​​า ระดับแฟร์มีไม่จำเป็นต้องสอดคล้องกับระดับพลังงานที่เกิดขึ้นจริง (ในฉนวนระดับแฟร์มีจะอยู่ในช่องว่างของแถบ) และก็ไม่ต้องการการดำรงอยู่ของโครงสร้างแถบ อย่างไรก็ตามระดับแฟร์มีได้ถูกกำหนดไว้อย่างชัดเจนว่าเป็นปริมาณอุณหพลศาสตร์ และความแตกต่างในระดับแฟร์มีสามารถวัดได้เพียงแค่ใช้โวลต์มิเตอร์