フェルミエネルギー

質問

フェルミエネルギーってどんなエネルギーのことですか？？物理辞典とかを読んでも難しくてよくわかりません。わかりやすく説明おねがいします！

回答No.3

midiko · ベストアンサー

長々と失礼致します。

電子のように
・粒子一つ一つに区別は出来ない
・一つの状態には一つの粒子しかは入れない
という性質の粒子を　フェルミ粒子（ex陽子）といいます。

このフェルミ粒子は、フェルミディラック分布にしたがった確立で存在します。

ｆ（ε）=１/[exp｛（εーεＦ）/ｋT｝＋１]　　・・・☆
　　　　　ｆ：フェルミ関数（運動エネルギーεをもつ粒子の存在確立）
　　　　　ε：粒子の運動エネルギー
　　　　　εF：フェルミエネルギー
　　　　　ｋ：定数
　　　　　Ｔ：温度

☆式のεにフェルミエネルギーを入れると、粒子の存在確立が1/2になりますね。
ここで、温度T＝０（絶対温度）の時を考えてみると、
運動エネルギーが、フェルミエネルギー以下の場合はｆ＝１、フェルミエネルギー以上ではｆ＝０となります。

ちなみに、粒子一つ一つを区別する事は出来ないけれど、一つの状態にいくつも粒子が入る事が出来るものをボーズ粒子（ex.光子）といいます。

電子はパウリの排他原理（排他律）にしたがい、一つの準位には一つの電子しか入れません。
下の準位から一つ一つ電子が埋まってゆき、その電子が詰まっている最大の準位がフェルミレベルで、このエネルギーをフェルミエネルギーといいます。
金属の場合、フェルミエネルギーは、荷電子帯の中にありますが、半導体の場合は荷電子帯と伝導帯の間にあります。
真性半導体の場合、荷電子帯の天井と伝導体の底辺のちょうど真ん中にあります。

回答No.2

optimization

フェルミエネルギーとは電子が取り得る最大のエネルギーです。

回答No.1

gandhi-

始めにパウリの排他原理はご存知ですか？
パウリの排他律がフェルミエネルギーの謎を解く鍵になると思います。
非常に簡単に言うと、電子の存在確率が1/2になるエネルギーがフェルミエネルギーです。フェルミエネルギー以下の準位は存在確率１、フェルミエネルギー以上では存在確率０と、境目となるエネルギーです。
フェルミエネルギーは電子のようなフェルミ粒子にのみ意味のある量で、光子といったボーズ粒子にはフェルミエネルギーといった考えはありません。