2.7 Nivel de Fermi

2.7NIVEL DE FERMI

La energía de Fermi es la energía del nivel más alto ocupado por un sistema cuántico (salto que experimenta la energía de un corpúsculo cuando absorbe o emite radiación) a temperatura cero (0). Se denota por EF y recibe su nombre por el físico Enrico Fermi. La energía de Fermi es un concepto que se aplica en la teoría del orbital, en el comportamiento de los semiconductores y en la física del estado sólido en general. La comprensión de los aislantes, conductores y semiconductores se facilita con la energía de Fermi. Por definición, los materiales conductores tienen cargas eléctricas libres, los electrones de su última órbita se sueltan y se mueven, y al moverse aumenta la temperatura del material, y adquieren mayor energía, esto permite que los electrones libres se desplacen por todo el material ocupando nuevos estados.

1. En los conductores, el nivel de Fermi se sitúa en la banda de conducción, estando ocupados todos los niveles por debajo del nivel de Fermi y no habiendo electrones con energía superior a energía de Fermi. 2. En los semiconductores, el nivel de Fermi estará forzosamente en la banda prohibida, entre la banda de conducción y la de valencia.

El nivel de Fermi se encuentra en la banda de conducción. Si extrapolamos al cero absoluto, todos los niveles comprendidos entre energía cinética (debido al movimiento de las cargas eléctricas) y energía de Fermi estarán ocupados, por lo que para calcular cuántos electrones de la banda de conducción hay por unidad de volumen bastará integrar la función entre energía cinética y de Fermi.