Fermi-niveau

Het fermi-niveau, vernoemd naar de Italiaanse natuurkundige Enrico Fermi (1901-1954), is een parameter die bepalend is voor de fermi-functie. Deze functie is een bruikbare benadering van de Fermi-Diracverdeling. Het fermi-niveau is het energieniveau met een bezettingskans van precies 50%.

Fermi-verdeling voor verschillende temperaturen tussen 0 en 1200 K (rode lijn: T = 0 K)

Bij het absolute nulpunt zijn alle energie-niveaus onder de fermi-waarde geheel gevuld, daarboven zijn ze geheel onbezet. Hoe hoger de temperatuur, hoe gelijkmatiger de bezettingsgraad afneemt als functie van de energie; deze nadert dan tot de exponentiële Maxwell-Boltzmann-verdeling, die als uitgangspunt de klassieke fysica in plaats van de kwantummechanica heeft.

Het fermi-niveau wordt meestal uitgedrukt in elektronvolt (eV). Voor metalen is het van de grootteorde van enkele eV (aluminium: 11,7 eV, goud: 5,53 eV, lood: 9,47 eV).