
No.3ベストアンサー
- 回答日時:
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。
No.1
- 回答日時:
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。
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