Уровень Ферми. Работа выхода электронов

Согласно принципу Паули в одном электронном состоянии может находиться не более одного электрона. Поэтому при тем­пе­­ра­­туре аб­солютного нуля n свободных электронов в кристалле с  ме­тал­ли­ческой проводимостью займут n/2 наиболее низких эне­р­­­ге­ти­чес­ких уровня. Максимальное значение энер­гии, ко­то­рую мо­­­жет иметь электрон в металле при температуре Т=0 К назы­ва­ют энер­гией Ферми (или уровнем Ферми) и обозначают W_F  (рис. 1.14). Значение W_F=5...9 эВ.

Соответствующий эне­р­ге­ти­чес­кий  по­тенциал  j_F определяется из выражения

j_F =W_F /e, В,                                            (1.9)

где W_F  - энергия Ферми, Дж, e=1,6×10^-19 Кл - заряд  электрона.

Ра­­бота, необходимая для удаления электрона с уровня Ферми за пре­­делы металла, носит название термодинамической работы вы­хо­да, c. Эта работа измеряется в электронвольтах.