Unterschied zwischen stationärem Zustand und Gleichgewicht?

Was ist in der Halbleiterphysik der Unterschied zwischen stationärem Zustand und Gleichgewicht ? Wie unterscheidet sich die Geräteanalyse in diesen Prozessen?

"Steady State" bedeutet im Allgemeinen, dass das System dynamisch sein kann, aber die Ableitungen Null sind. Beispielsweise erreicht ein Feuer, das in einer Kiste brennt, einen stationären Zustand, wenn die nach außen abgegebene Energie der vom Feuer erzeugten Energierate entspricht. Dies ist nicht im Gleichgewicht, da Energie dissipiert wird.

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"Gleichgewicht" bedeutet thermisches Gleichgewicht. Der Festkörper hat eine wohldefinierte Temperatur und eine konstante Fermi-Energie. Die Fermi-Energie ist ein Energiewert, mit dem Energieniveaus verglichen werden, um zu bestimmen, wie voll besetzt (oder nicht) ein Energieniveau ist. Wenn das Fermi-Niveau in einem Festkörper konstant ist, diffundieren Elektronen im Allgemeinen gleichmäßig in alle Richtungen.

"Steady State" bedeutet, dass sich die Eigenschaften des Systems mit der Zeit nicht ändern. Nichtgleichgewichtszustände können stationäre Zustände sein, wenn es eine Energiequelle gibt, um den Nichtgleichgewichtszustand aufrechtzuerhalten. Ohne die Energiequelle würde sich das System schnell in einen Gleichgewichtszustand einpendeln.

Ein pn-Übergang (elektrische Diode) ohne angelegte Spannung befindet sich in einem Gleichgewichtszustand. Dieselbe Diode, an der eine Spannung anliegt, befindet sich in einem Nichtgleichgewichts-, aber stationären Zustand. Die angelegte Spannung erhöht die Fermi-Energie auf einer Seite des Übergangs relativ zur anderen, und dieser Unterschied in der Fermi-Energie wird durch die Spannungsquelle (Energiequelle) aufrechterhalten. Elektronen diffundieren bevorzugt in eine Richtung. Die Eigenschaften des Systems ändern sich nicht mit der Zeit, aber der Zustand ist Nichtgleichgewicht.

Die Analyse dieser Zustände ist in beiden Fällen mehr oder weniger gleich. Festkörperphysik, statistische Mechanik und Transporttheorie gelten alle für beide Fälle. Allerdings ändern sich die Bedingungen, unter denen die Analyse durchgeführt wird. Beispielsweise muss man bei einem vorgespannten pn-Übergang die Bedingung einstellen, dass sich die Fermi-Energie am Übergang ändert.

Wenn das System eine genau definierte Temperatur hat, kann es sich sowohl im stationären Zustand als auch im Gleichgewicht befinden? Unter der Annahme, dass der Wärmefluss überall im System Null ist, bedeutet dies, dass es sich im thermischen Gleichgewicht oder im stationären Zustand (oder beidem) befindet?
@AntoniosSarikas Ja. Und die Unterscheidungen sind nicht perfekt geschnitten und trocken. Wenn Sie Randbedingungen haben, die beispielsweise Energie benötigen. Und etwas anderes, das Energie hineinbringt. Oder wenn Sie ein Kontrollvolumen in einem Rohr mit konstantem Durchfluss haben. Einige Leute glauben, dass „hat einen stabilen Zustand erreicht“ oder sogar „hat sich auf einen stabilen Zustand eingependelt“ eine vernünftige Aussage ist (wie ich). Andere nicht. Normalerweise denken sie an ein isoliertes System und einen Fall, in dem Grenzen offen sein können oder nicht, und denken, dass dies verallgemeinert wird.
Unterschied zwischen stationärem Zustand und Gleichgewicht?
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