Большая Советская Энциклопедия
ферми-уровень, значение энергии, ниже которой все энергетические состояния частиц вырожденного газа , подчиняющихся статистике ферми √ Дирака ( фермионов ), при абсолютном нуле температуры заняты (см. Статистическая физика ). Существование Ф. э. √ следствие Паули принципа , согласно которому в состоянии с определённым импульсом p не может находиться более (2s + 1) частиц (s √ спин частицы). Ф. э. совпадает со значениями химического потенциала газа фермионов при Т = 0 К. Ф. э. EF можно выразить через число n частиц газа в единице объёма: , где m √ масса частицы. Величина pF= ═называется ферми импульсом, или граничным импульсом. При Т = 0 К все состояния с импульсами р < pFзаняты частицами, а с р > pF √ свободны. Иными словами, при Т = 0 К фермионы занимают в импульсном пространстве состояния внутри сферы p2 = 2mEF с радиусом pF (ферми-сферы). При нагревании некоторые частицы переходят из состояния с р < pFв состояние с р > pF. Внутри ферми-сферы появляются свободные места, называемые дырками. Величина vF= pF/m = , называется ферми-скоростью (или граничной скоростью), определяет верхнюю границу скоростей фермионов при Т = 0 К.
Вырожденный газ электронов проводимости в твёрдом теле при Т = 0 К заполняет в импульсном пространстве поверхности более сложной формы (см. Ферми поверхность ).
Лит.: Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Статистическая физика, 2 изд., М., 1964 (Теоретическая физика, т. 5).
М. И. Каганов.