关键区别——费米能量与费米能级

费米能量和费米能级是两个不同的术语，经常互换使用。费米能级是含费米子系统动能的能量差，而费米能级是含费米子系统动能和势能的集合。费米能级和费米能级之间的关键区别在于，费米能级只针对绝对零度温度定义，而费米能级则是针对任何温度定义的。

目录

1. 概述和主要区别
2. 什么是费米能量
3. 费米能级是多少
4. 并列比较-费米能量与费米能级的表格形式
5. 摘要

什么是费米能量(fermi energy)？

费米能量是指在绝对零温度下，非相互作用费米子量子系统中，最高和最低占据的单粒子态之间的能量差。量子系统的单粒子态是指单个粒子被孤立的状态。费米子是遵循费米-狄拉克统计的粒子。费米子主要包括夸克和轻子以及电子、质子和中子。绝对零度是热力学温标的下限。

费米气体是一组费米子粒子，它们之间没有相互作用。因此，它是物质的一个阶段。费米气体的最低占据态是零动能。但金属的最低占据状态是导带的底部（最接近费米能级的能带，因此决定了金属的导电性）。

图01：带隙的比较

费米子服从泡利不相容原理（两个完全相同的费米子不能占据同一量子态的原理）。因此，费米气体可以在单粒子状态下进行分析。不同的单粒子态有不同的能量。通过一次向系统中添加一个粒子，可以找到整个系统的基态。这些增加的费米子将占据该系统中最低的空闲态。当所有未被占据的态都被费米子占据时，费米能量可以被确定。这意味着，即使所有的能量都是从费米气体中提取出来的，费米子仍然会高速运动。

什么是费米能级(fermi level)？

费米能级是用来描述在绝对零度温度下电子能级的集合。这是费米-狄拉克统计的一个概念。费米能级用µ或EF表示。它是一个物理体的热力学量。

费米能级是针对任何温度定义的。费米能级是指含有费米子的热力学系统的动能和势能之和。因此，费米能级也可以称为费米子的电化学势。当考虑系统的热力学平衡态时，即使对于处于复杂相互作用系统中的费米子也可以定义费米能级。

费米能量(fermi energy)和费米能级(fermi level)的区别

总结 - 费米能量(fermi energy) vs. 费米能级(fermi level)

费米能量和费米能级是一个令人困惑的术语，因为它们密切相关，但又不同。费米能级和费米能级的区别在于，费米能级只定义在绝对零度温度下，而费米能级则定义在任何温度下。

引用

1.“费米能源”，维基百科，维基媒体基金会，2018年3月14日。此处提供2。“费米水平”，维基百科，维基媒体基金会，2018年3月3日。费米能级。费米能级和费米函数。此处提供
2.“费米水平”，维基百科，维基媒体基金会，2018年3月3日。
3.“费米能级。”费米能级和费米函数。