La principale différence entre l'énergie de Fermi et le niveau de Fermi est que l'énergie de Fermi est l'énergie du niveau de Fermi, tandis que le niveau de Fermi est une mesure des électrons les moins étroitement liés dans un solide.
Les termes énergie de Fermi et niveau de Fermi portent le nom du physicien Enrico Fermi. L'énergie de Fermi est la valeur de l'énergie pour un niveau de Fermi à une température nulle absolue (à 0 K) tandis que le niveau de Fermi est le potentiel chimique des électrons.
Qu'est-ce que l'énergie de Fermi ?
L'énergie de Fermi est la valeur de l'énergie pour un niveau de Fermi à la température du zéro absolu (à 0 K). C'est l'énergie cinétique maximale qu'un électron peut avoir à cette température. De plus, la valeur de l'énergie de Fermi est constante pour un solide particulier. Nous pouvons définir le terme énergie de Fermi comme le niveau d'énergie occupé le plus élevé d'un matériau à une température nulle absolue. En d'autres termes, tous les électrons d'un solide ont tendance à occuper des états d'énergie égaux ou inférieurs à l'énergie de Fermi du solide à une température de 0 K.
Dans les métaux, l'énergie de Fermi donne la vitesse des électrons pendant la conduction. Ainsi, lors de la conduction des métaux, seuls les électrons ayant une énergie proche de l'énergie de Fermi contribueront au processus.
Figure 01: Comparaison des bandes interdites du métal, du semi-conducteur et de l'isolant
De plus, le concept d'énergie de Fermi est important pour décrire le comportement des semi-conducteurs. Par exemple, les semi-conducteurs de type n ont leur énergie de fermi proche de la bande de conduction. En revanche, les semi-conducteurs de type p ont leur énergie de fermi proche de la bande de valence.
Qu'est-ce que le niveau de Fermi ?
Le niveau de Fermi est le potentiel chimique des électrons. C'est un niveau d'énergie dans lequel la probabilité de trouver un électron est de 50 %. C'est l'orbitale moléculaire occupée la plus élevée dans la bande de valence à 0 K. Par conséquent, il existe de nombreux états vacants pour accepter les électrons. Le niveau de Fermi est situé à la bande interdite, entre la bande de conduction et la bande de valence.
Quelle est la différence entre l'énergie de Fermi et le niveau de Fermi ?
L'énergie de Fermi est la valeur de l'énergie pour un niveau de Fermi à une température nulle absolue (à 0 K) tandis que le niveau de Fermi est le potentiel chimique des électrons. Ainsi, nous pouvons dire que la principale différence entre l'énergie de Fermi et le niveau de Fermi est que l'énergie de Fermi est l'énergie du niveau de Fermi alors que le niveau de Fermi est une mesure des électrons les moins étroitement liés dans un solide.
L'infographie ci-dessous fournit des détails supplémentaires sur la différence entre l'énergie de Fermi et le niveau de Fermi.
Résumé - Fermi Energy vs Fermi Level
L'énergie de Fermi est la valeur de l'énergie pour un niveau de Fermi à une température nulle absolue (à 0 K) tandis que le niveau de Fermi est le potentiel chimique des électrons. Par conséquent, la principale différence entre l'énergie de Fermi et le niveau de Fermi est que l'énergie de Fermi est l'énergie du niveau de Fermi, tandis que le niveau de Fermi est une mesure des électrons les moins étroitement liés dans un solide.
