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happy20088928

铜虫 (正式写手)

[交流] 关于平带电位， 开路电压，费米能级，求大侠指点

光催化测试，文献里经常开路电位，平带电位，费米能级来进行动力学讨论，请教各位大侠，这些到底是什么意思啊？平带电位就是费米能级吗？开路电位是费米能级吗？搞的快恶心死了。求指教。
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1楼 2013-01-25 22:29:04
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庄存

金虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
平带电压（Flat band voltage）就是在MOS系统中，使半导体表面能带拉平（呈平带状态）所需要外加的电压。
对于体相的半导体材料而言，我们可以通过Mott-Schottly公式推算，进行简化戳通过作图大体上计算出其平带电位，但是对于纳米级别的半导体材料则主要是通过仪器的直接测定。
电化学方法：在三电极体系下，使用入射光激发半导体电极，并改变电极上的电势。当施加的电位比平带电位偏负的时候，光生电子不能够进入外电路，也就是说不会产生光电流。相反，当施加的电位比平带电位偏正的时候，光生电子则能偶进入外电路，进而产生光电流。所以开始产生光电流的电势即为该纳米半导体的平带电位。
光谱电化学方法：该方法同样是在三电极体系下，对半导体纳米晶施加不同的电位，测量其在固定波长下吸光度的变化。基本的原理与电化学方法大体相同。当电极电位比平带电位正时，吸光度不发生变化；偏负时则急剧上升。因为，吸光度开始急剧上升的电位即为纳米半导体的平带电位。
平带电势（flat band potential）半导体不存在过剩电荷时的电势(相对于某一参比电极)为零电荷电势。此时，半导体内既没有电场又没有空间电荷层，能带就不会弯曲，因而又称为平带电势。
开路电压（Open circuit voltage OCV）电池在开路状态下的端电压称为开路电压。电池的开路电压等于电池在断路时（即没有电流通过两极时）电池的正极电极电势与负极的电极电势之差。影响开路电压的主要因素有:构成电池两极体系的性质、材料的本质、溶液组成与浓度、温度、电极界而状态等。如果电池正、负极的材料完全一样，那么不管电池体积有多大，几何结构如何变化，其开路电压都一样的。【维基百科】开路电压（缩写为OCV或V OC）是器件的两个端子与任何电路断开时的电位差。没有连接外部负载。端子之间没有外部电流流动。或者，开路电压可以被认为是必须施加到太阳能电池或电池以停止电流的电压。有时给出符号V oc。在网络分析中，该电压也称为Thévenin电压。电池和太阳能电池的开路电压通常在特定条件下（充电状态，照明，温度等）引用。电池和电池的电位差通常是开路电压。开路电压也称为电动势（emf），它是没有电流且电路未闭合时的最大电位差。
费米能级（Fermi level）一个物体的费米能级电子的化学势(或电子的电化学势)是在物体上增加一个电子所需要的热力学功。 为简洁起见，它是热力学量，通常用μ或E F [1]表示。费米能级不包括从任何地方移除电子所需的功。准确理解费米能级——在确定电子特性时它与电子能带结构的关系，以及它与电子电路中的电压和电荷流的关系——对于理解固态物理学至关重要。
在能带结构理论中，用于固态物理学来分析固体中的能级，费米能级可以被认为是电子的假设能级，这样在热力学平衡时这个能级在任何特定的时间将具有50％的被占据概率。费米能级的位置与能带能级的关系是决定电性能的关键因素。费米能级不一定对应于实际能级（在绝缘体中，费米能级位于带隙中），也不要求存在能带结构中。尽管如此，费米能级是精确定义的热力学量，费米能级的差异可以用电压表简单地测量。
【http://muchong.com/html/201111/3808458.html】对于N型半导体费米能级在禁带中央以上；掺杂浓度越大，费米能级离禁带中央越远，越靠近导带底部。对于P型半导体费米能级在禁带中央以下；掺杂浓度越大，费米能级离禁带中央越远，越靠近价带顶部。
在固体物理学中，Fermi能量(Fermi energy)是表示在无相互作用的Fermi粒子的体系中加入一个粒子所引起的基态能量的最小可能增量；也就是在绝对零度时，处于基态的Fermi粒子体系的化学势，或者是处于基态的单个Fermi粒子所具有的最大能量——Fermi粒子所占据的最高能级的能量。
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27楼2019-06-17 17:49:55
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userhung

禁虫 (文学泰斗)
★ ★
happy20088928(金币+1): 谢谢参与
nofrunolif: 金币+1, 很详细，奖励一下 2013-01-26 23:30:40
平带电压（Flat band voltage）就是在MOS系统中、使半导体表面能带拉平（呈平带状态）所需要外加的电压。

开路电压（Open circuit voltage OCV）
电池在开路状态下的端电压称为开路电压。电池的开路电压等于电池在断路时（即没有电流通过两极时）电池的正极电极电势与负极的电极电势之差。电池的开路电压用V开表示，即V开=Ф+-Ф-，其中Ф+、Ф-分别为电池的正负极电极电位。电池的开路电压，一般均小于它的电动势。这是因为电池的两极在电解液溶液中所建立的电极电位，通常并非平衡电极电位，而是稳定电极电位。一般可近似认为电池的开路电压就是电池的电动势。
电池的开路电压，会依电池正、负极与电解液的材料而异，如果电池正、负极的材料完全一样，那么不管电池体积有多大，几何结构如何变化，其开路电压都一样的。

费米能级（Fermi level）是反映电子在能带中填充能级水平高低的一个参数。
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12楼2013-01-26 07:42:44
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happy20088928

铜虫 (正式写手)
引用回帖:
12楼: Originally posted by userhung at 2013-01-26 07:42:44
平带电压（Flat band voltage）就是在MOS系统中、使半导体表面能带拉平（呈平带状态）所需要外加的电压。

开路电压（Open circuit voltage OCV）
电池在开路状态下的端电压称为开路电压。电池的开路电压等于电池 ...

对一个半导体来说，把它与电解质接触，平带电位（flat band potential）,开路电位（open circuit potential）和费米能级（fermi level）又是什么关系呢？
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13楼2013-01-26 08:00:46
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