費米能階意思

費米能階(Fermi energy)是固體物理學中的一個重要概念,它指的是在絕對零度時,費米-狄拉克分佈中費米速度的值。這個能階通常用來描述金屬或半導體中電子能量的分佈,以及電子氣的性質。

在金屬中,費米能階是電子氣的最高 occupied energy level(最高occupied molecular orbital,HOMO),也就是說,在絕對零度時,所有能量低於費米能階的電子狀態都是被佔據的,而能量高於費米能階的電子狀態都是未被佔據的。

費米能階的值與金屬的性質有關,例如電導率、熱導率、磁性等。在許多金屬中,費米能階的值通常遠大於室溫下的熱能,因此在室溫下,金屬中的電子行為可以近似地看作是費米-狄拉克分佈。

在半導體中,費米能階的值會隨著溫度和電壓的變化而變化,這也是半導體器件工作原理的重要基礎。例如,在pn結中,費米能階的差異導致了電子的遷移,從而產生了電流。