Ifølge faststoff-fysikk befinner elektronene i et materiale seg i ulike energinivåer som til sammen utgjør en båndstruktur. Ferminivået defineres som det energinivået som i termodynamisk likevekt har 50 prosent sannsynlighet for å ha et elektron.
Ferminivået representeres vanligvis symbolsk med den greske bokstaven μ (my) og kalles også for det elektrokjemiske potensial. Elektroner vil generelt bevege seg mot områder hvor μ er lav, slik at en strøm av partikler mellom to materialer kan beskrives ved at et materiale har lavere μ enn det andre materialet. I likevekt er μ konstant og uavhengig av posisjon.
I et fast stoff befinner elektronene seg i ulike energibånd. Sannsynligheten for at et gitt energinivå E er besatt av et elektron er gitt av Fermi-Dirac-funksjonen:
f(E) = 1/[e(E-μ)/kT + 1]
Her er k Boltzmanns konstant og T er temperaturen målt i kelvin. Dersom E=μ, følger det at sannsynligheten er lik f(μ) = 1/2. Dermed kan ferminivået defineres som den energien hvor sannsynligheten for at et elektron befinner seg i det energinivået er 50 prosent.
Posisjonen til μ i forhold til et båndgap i båndstrukturen til et materiale er avgjørende for materialets elektriske ledningsevne. Dersom μ befinner seg i ledningsbåndet, vil materialet kunne lede elektrisk strøm. Dersom μ derimot befinner seg i et stort båndgap, vil materialet være elektrisk isolerende.
Kommentarer
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.