background image

15. The Fermi-Dirac occupation probability is given by P

FD

= 1/



e

E/kT

+ 1



, and the Boltzmann occu-

pation probability is given by P

B

e

E/kT

. L et be the fractional difference. Then

=

P

B

− P

FD

P

B

=

e

E/kT

1

e

E/kT

+ 1

e

E/kT

.

Using a common denominator and a little algebra yields

=

e

E/kT

e

E/kT

+ 1

.

The solution for e

E/kT

is

e

E/kT

=

f

1

− f

.

We take the natural logarithm of both sides and solve for . The result is

=

E

ln



f

1

− f

.

(a) Letting equal 0.01, we evaluate the expression for :

=

(1.00 eV)(1.60

× 10

19

J/eV)

(1.38

× 10

23

J/K) ln



0.010

1

− 0.010

 = 2.× 10

3

.

(b) We set equal to 0.10 and evaluate the expression for :

=

(1.00 eV)(1.60

× 10

19

J/eV)

(1.38

× 10

23

J/K) ln



0.10

1

− 0.10

 = 5.× 10

3

.


Document Outline